110 kV斷路器操作電源跳閘發(fā)控制回路斷線缺陷分析處理

引言

在電力系統(tǒng)中 , 斷路器是保證正常供電、切除短路故障的重要元件 ,在整個電力系統(tǒng)中的作用極為重要 ,但也是出現(xiàn)問題最多的設(shè)備之一 。為保證斷路器可靠動作 ,通常會設(shè)置斷路器控制回路斷線監(jiān)視回路 ,用來監(jiān)視斷路器跳、合閘回路是否正常。當(dāng)出現(xiàn)斷路器控制回路斷線告警時 ,如果剛好有故障發(fā)生 ,會出現(xiàn)斷路器拒動保護(hù)越級跳閘 , 引發(fā)大面積停電 ,甚至?xí)斐呻娏ο到y(tǒng)癱瘓等事故的發(fā)生 , 因此該告警需要盡快處理。本文介紹了一起故障點(diǎn)較罕見的110 kV線路斷路器操作電源跳閘 ,后臺發(fā)控制回路斷線告警的缺陷處理案例 ,包括缺陷定位、原因分析、處理方法和防范整改措施等。

1 線路斷路器控制回路斷線告警現(xiàn)象

某220 kV變電站內(nèi)的110 kV設(shè)備于2010年7月投運(yùn) 。2021-09- 13T09:30 ,該站某熱備用110 kV線路間隔 突發(fā)斷路器控制回路斷線故障告警 ,運(yùn)行人員檢查發(fā)現(xiàn)是因?yàn)楸Ｗo(hù)屏后斷路器操作電源空開跳閘 ,且空開一合就跳開。

2 現(xiàn)場缺陷排查及原因分析

繼保人員到站后發(fā)現(xiàn) ,運(yùn)行人員已將110 kV熱備用線路轉(zhuǎn)至冷備用 ,開關(guān)分位 ,操作電源空開合上就跳開,后臺除控回?cái)嗑€告警、裝置告警)PT斷線) 、PT失壓外,無其他異常告警信號 。經(jīng)繼保人員初步檢查 ,在保護(hù)屏端子排測量操作電源正負(fù)極之間電阻值約為11kQ,電源正負(fù)極各自對地絕緣正常 , 電源正負(fù)極無交、直流寄生 ,初步判斷為操作電源空開故障:更換操作電源空開后 ,依然合上就跳開 , 并且空開可見明顯短路弧光 ,由此排除電源空開故障 ,應(yīng)是開關(guān)的控制回路中有短路。下面將依據(jù)開關(guān)控制回路原理圖 ,介紹現(xiàn)場缺陷排查方法 ,并進(jìn)行缺陷原因分析。

2. 2 現(xiàn)場缺陷排查

110kV線路斷路器控制回路原理圖如圖1所示 。斷路器經(jīng)操作空開1K2由直流母線+1KM、-1KM供電 ,控制回路包括遙控分、合閘 ,手動分、合閘 ,保護(hù)跳閘及測控屏分、合位指示 。按照以往處理斷路器控制回路缺陷經(jīng)驗(yàn) ,故障多發(fā)生在戶外開關(guān)柜等位置 ,可根據(jù)斷路器操作回路原理圖及開關(guān)GIS回路圖 ,依次展開缺陷排查。

2. 1. 1 缺陷排查位置1:斷路器GIS分合閘回路

)1)檢修試驗(yàn)班檢查 , 斷路器儲能正常 , 分合閘線圈電阻值正常 ,機(jī)構(gòu)故障概率較小 ,現(xiàn)場先交由繼保自動化人員檢查。

)2)斷路器GIS匯控柜分合閘回路原理圖如圖2所

示 。由圖可以看出 ,斷路器分合閘回路均是采用常投不勵磁的繼電器 , 正常時分合閘回路不存在一通電就動作的接點(diǎn)。檢查時 ,在GIS匯控柜端子排做了以下測試:僅解開至保護(hù)屏的101回路 , 空開合上立即跳開:僅解開102回路 ,空開合上后不跳開:僅解開101和102回路 ,測量正負(fù)極之間電阻約為10 kQ:僅解開107、102回路 ,測量107與102回路之間電阻約為120 Q)該值經(jīng)檢修試驗(yàn)班確認(rèn)在正常線圈電阻值范圍) 。

結(jié)論:GIS分合閘回路可能有某個元件故障 ,通電后產(chǎn)生寄生回路 ,導(dǎo)致操作電源正負(fù)極短路:產(chǎn)生短路的正電源來自107回路 , 107回路并聯(lián)了合閘保持和跳位監(jiān)視回路 ,合閘保持回路此時不應(yīng)導(dǎo)通 ,跳位監(jiān)視回路串聯(lián)有較大阻值電阻 , 正常時跳位監(jiān)視回路電流很小 , 即便有短路也不至于令空開跳開 ,所以操作箱內(nèi)部回路可能有故障。

2.1.2缺陷排查位置2:保護(hù)屏操作回路

(1)保護(hù)屏上開關(guān)操作箱回路原理圖如圖1所示,在保護(hù)屏端子排僅解開至匯控柜的130回路,測量合閘保持和跳位監(jiān)視并聯(lián)電阻值約為227Q。

(2)檢查保護(hù)裝置型號為kRC一s41AZ,操作插件型號為CwI220V,更換同型號操作回路插件后,空開合上立即跳開。

結(jié)論:測量合閘保持和跳位監(jiān)視回路電阻未發(fā)現(xiàn)短路現(xiàn)象,且更換操作回路插件后故障依然存在,所以故障點(diǎn)不在操作箱(兩個操作插件同時有故障的概率較低):若操作回路沒有故障,則故障點(diǎn)在GIC分合閘回路的可能性也很小,因?yàn)楫a(chǎn)生短路的正電源來自跳位監(jiān)視回路,而跳位監(jiān)視回路原則上短路電流很小。但因?yàn)槎搪饭收现话l(fā)生在回路通電的瞬間,未通電時檢測不到,未能完全排除GIC分合閘回路的嫌疑,需要進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)致檢查。

2.1.1缺陷排查位置1:在保護(hù)屏進(jìn)一步排查斷路器GIC回路

(1)在保護(hù)屏端子排僅解開跳位監(jiān)視的廠家線,空開合上后不跳開:

(2)在匯控柜端子排依次解開合閘、防跳、分閘、儲能、氣壓低閉鎖回路的電源正端,并嘗試合操作電源空開,發(fā)現(xiàn)僅在解開合閘回路時,空開可以合上不跳開:

(1)通過短接接點(diǎn)、按下繼電器測試按鈕使其動作等方法令相關(guān)回路導(dǎo)通,測量GIC分合閘回路操作電源正負(fù)極間電阻,電阻阻值變化正常:

(4)通過手動合閘合上斷路器,斷路器合位時,空開合上后不跳開。

結(jié)論:故障點(diǎn)很隱蔽,只發(fā)生在回路通電的瞬間,未通電時難以檢測到,是一個動態(tài)缺陷:未通電時測量不到短路電阻值,可能是因?yàn)楣收匣芈分写嬖谟卸O管特性的元器件,現(xiàn)場的測試手段不能完全排除操作回路和GIC回路的嫌疑,再進(jìn)一步的檢查可能需要廠家介入配合:故障與跳位監(jiān)視回路有較強(qiáng)的聯(lián)系,還應(yīng)檢查與TwJ動作有關(guān)聯(lián)的回路。

2.1.4缺陷排查位置4:測控屏位置指示

(1)在保護(hù)屏端子排僅解開至測控屏的跳位指示燈回路(116回路),操作電源空開合上后不跳開:

(公共端)至G二(綠燈)端子之間的電阻阻值接近0,判斷綠燈已燒毀,導(dǎo)致回路短路。

結(jié)論:分位指示燈故障,通電后發(fā)光二極管正向擊穿,導(dǎo)致操作電源正負(fù)極之間短路,操作電源空開跳閘。

2.2缺陷原因分析

根據(jù)2.1節(jié)的缺陷排查結(jié)果,分析缺陷原因如下:如圖5所示,開關(guān)位置指示燈采用的是操作電源,當(dāng)分位指示燈因故障短路時,回路通電瞬間TwJ動作接點(diǎn)閉合,操作電源正負(fù)極直接接通短路,從而導(dǎo)致操作電源空開跳閘:不通電時TwJ不動作,指示燈回路不導(dǎo)通,所以用萬用表檢測不出回路是否有故障。

3缺陷處理及整改措施

針對測控屏位置指示燈故障導(dǎo)致開關(guān)分位時正負(fù)電源短路,進(jìn)而導(dǎo)致控制電源空開跳閘發(fā)控制回路斷線的情況,采取了以下處理方法:(1)拆開并更換測控屏分合閘把手的指示燈部件:(2)在斷電情況下,對接線以及整個控制回路搖絕緣,確保絕緣正常:(3)檢查相關(guān)安全措施和二次回路是否已恢復(fù)正常狀態(tài)。

更換指示燈部件后,斷路器操作電源空開可正常合上不再跳開。檢查變電站后臺無異常告警信號,后臺遙控分合閘斷路器正常,通電觀察20min,故障不再發(fā)生,可判斷回路無其他故障點(diǎn),缺陷得以消除。

本次缺陷處理過程中,按照以往的經(jīng)驗(yàn)依次對操作電源空開、GIS分合閘回路、操作箱回路進(jìn)行仔細(xì)排查,依次排查通常情況下最可能發(fā)生故障的回路,均未能準(zhǔn)確定位故障。而該站將開關(guān)操作電源用在位置指示回路,指示燈短路時將操作電源跳開,導(dǎo)致TwJ失電、接點(diǎn)斷開,用萬用表檢測不出回路是否有故障,導(dǎo)致該故障回路存在隱蔽性。

本次發(fā)現(xiàn)的斷路器控制回路異常主要由設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)不合理造成,施工設(shè)計(jì)圖的設(shè)計(jì)除在原理上需保證正確外,還應(yīng)符合現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用條件和要求。該缺陷暴露出未采用變電站典型設(shè)計(jì)會增加斷路器分合閘回路故障的風(fēng)險(xiǎn),且故障時不易被發(fā)現(xiàn)。由于該站運(yùn)行年限較久,整改涉及停電間隔多,因此將此問題記錄備案并加強(qiáng)巡視維護(hù),后期結(jié)合技改項(xiàng)目批次整改。

4結(jié)語

變電站開關(guān)控制回路斷線是電力檢修工作中常遇到的缺陷,及時有效的消缺對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義。本文針對一起故障點(diǎn)較罕見的110kV斷路器操作電源跳閘發(fā)控回?cái)嗑€的缺陷,詳細(xì)介紹了整個缺陷排查與處理的過程和方法,具有較好的工程借鑒意義。