一起備自投保護動作事件分析及電壓二次回路驗收研究

0引言

電壓互感器是連接一次電壓回路與二次電壓回路的樞紐單元,其對應的二次電壓回路異常可能導致繼電保護裝置誤動作。備自投在工作電源因故斷開后,能自動而迅速地將備用電源投入,對保證用戶的連續(xù)供電起到重要作用^[1—2]。電壓二次回路接線正確與否對于備自投能否正確動作起到?jīng)Q定性作用^[3—4]。

本文針對某110 kV變電站一起由電壓二次回路引起的10 kV備自投動作情況進行分析,并對電壓二次回路驗收方法進行探究。

1 事件情況與原因分析

1.1 事件基本情況

某110 kV變電站10 kV為雙母單分段接線,2020年5月2日該站10 kV備自投動作,502開關跳閘,545開關未合閘,10 kV 5號母線失壓;調度監(jiān)控發(fā)現(xiàn)545開關未合閘后,遙控合上545開關;運行人員到現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)10 kV 4、5號母線PT二次無電壓,遙控拉開545開關、501開關,10 kV母線全?！，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)10 kV 5號PTC相一次保險燒毀,C相PT試驗不合格;10 kV 4號PT三相保險燒毀,三相PT試驗均不合格,同時PT 二次接線燒毀嚴重,如圖1所示。

1.2 備自投動作情況與錄波分析

備自投動作情況:10 kV備自投保護動作,502開關跳閘,545開關未合閘。通過圖2查看故障錄波發(fā)現(xiàn)10 kV 4號、5號母線PT二次同時失壓,并且IL1的電流值維持在0.269 A,IL2的電流值維持在0.169 A左右,IL1滿足備自投電流閉鎖定值0.2 A的要求,IL2不滿足備自投電流閉鎖定值0.2 A的要求,因此10 kV備 自投跳502開關動作。

通過查看錄波圖發(fā)現(xiàn)10 kV 4號、5號母線PT二次同時失壓,因此在502開關跳開后,備自投裝置未檢查到4號母線PT二次電壓,備自投邏輯不能繼續(xù)合545開關。

1.3 二次回路檢查與故障原因分析

現(xiàn)場檢查PT二次接線情況,發(fā)現(xiàn)L630回路設計錯接到母線測控裝置的a6、b6端子,而裝置上a6、b6端子的用途是接電流回路。正常運行時由于3U₀ 電壓很低,不會產(chǎn)生嚴重影響,但是當10 kV系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時3U0 電壓會升高,相當于將3U₀短路,產(chǎn)生大電流,對PT和二次線產(chǎn)生很大的影響。

5月2日,該站10 kV系統(tǒng)發(fā)生一次接地故障,造成3Uo電壓升高,由于3U₀回路接線錯誤,10kV4號 PT二次線在轉彎處外皮絕緣損壞,如圖3所示,進一步加劇了3U₀ 回路故障,進而燒毀10 kV4號PT及二次線。當時10 kV 4號、5號母線PT處于并列狀態(tài),二次電壓處于同步狀態(tài),當其中一段母線出現(xiàn)接地故障時,4號、5號母線PT二次3U₀回路同時出現(xiàn)故障電壓,造成4號、5號PT同時損壞,導致失壓,與此同時502進線電流較小,不滿足備自投閉鎖條件,進而導致備自投誤動。

2 10kV電壓二次回路驗收方法

上述事件體現(xiàn)出在電網(wǎng)一次側無故障時,3U₀回路上的接線問題不會體現(xiàn)出來^[5],但當系統(tǒng)發(fā)生短路等故障時,3U₀立即升到較大數(shù)值,根據(jù)反措^[6]要求,3U₀回路不得裝設熔斷器,故錯誤的接線將可能嚴重燒壞電壓二次回路及繞組,因此,要確保電壓二次回路接線的正確性、可靠性。在新建站基建或電壓互感器改造等工作中,驗收時應采用一次通壓方法_[7],即直接在電壓互感器一次側加壓,工作人員在二次側進行測量,確保電壓互感器極性、變比及二次回路的完全正確。

下面以某10 kVPT改造為例,提出電壓二次回路在調試階段和送電階段的驗收方法。10 kV一次接線方式為單母線分段,兩段母線可以實現(xiàn)一次、二次并列,兩段母線上各有一只三相電壓互感器。圖4為常規(guī)三繞組電壓互感器的接線方式,互感器變比為10/√ 3 /0.1/√ 3 /0.1/√ 3/0.1/3,其中繞組一用于計量,繞組二用于保測,繞組三用于3U₀。驗收前要切實做好二次圖紙的審查工作,及時發(fā)現(xiàn)設計問題,保證在投運前進行整改。

2.1 調試期間電壓二次回路驗收方法

結合現(xiàn)場經(jīng)驗與理論分析,提出調試期間電壓二次回路檢查驗收順序如下:

1)對照圖紙和說明書檢查PT二次接線端子、開關柜端子排、空開、繼電保護、測控裝置背板等所有電壓二次回路接線正確可靠,特別注意檢查3U0組角回路接線。

2)用點極性方法驗證各電壓二次回路極性正確性。

3)測量一次設備絕緣,在絕緣電阻符合規(guī)定值的情況下方可一次通壓。

4)測量PT二次回路直阻與絕緣。

5)未打電壓二次并列把手,為便于計算與觀測,在一段母線上的電壓互感器一次側A相加入100 V的電壓,為減少感應電壓影響,令B、C相一次接地。

6)觀察同一段母線上所有線路繼電保護與測控裝置、電容器繼電保護與測控裝置、站用變繼電保護與測控裝置、變壓器(低壓側)繼電保護與測控裝置,備自投、母線測控裝置,故障錄波裝置、網(wǎng)絡分析儀中母線A相電壓顯示數(shù)值和監(jiān)控后臺電壓顯示數(shù)值,應為1 V,B、C相為0。

7)觀察母線測控裝置3U₀顯示值,應為0.57 V,萬用表測量端子排3U0組角回路電壓,記錄如表1所示。

8)檢查另一段母線上的所有繼電保護、測控等裝置上母線電壓均為0。

9)打電壓二次并列把手后,檢查并列母線上相關繼電保護、測控裝置的A相電壓值是否正確。

10)A相電壓二次回路核查無誤后,依次在該電壓互感器一次側B相、C相加入100 V的電壓,并分別依次進行上述1)~9)的電壓檢查。

以上述順序進行驗收,可以比較全面無遺漏地檢查電壓二次回路及相關裝置配置的正確性。

2.2送電投運時電壓二次回路驗收方法

在10 kV母線一次帶電后,PT投運送電時,結合現(xiàn)場經(jīng)驗與理論分析,提出應進行下列檢查,可較全面地檢查送電投運期間相關電壓二次回路接線及相關裝置配置的正確性。

1)觀察同一段母線上所有線路繼電保護與測控裝置、電容器繼電保護與測控裝置、站用變繼電保護與測控裝置、變壓器(低壓側)繼電保護與測控裝置,備 自投、母線測控裝置,故障錄波裝置、網(wǎng)絡分析儀中和監(jiān)控后臺母線電壓三相顯示幅值為57.7 V,正序。

2)母線測控裝置顯示母線3U0 電壓值為0。

3)兩段母線一次帶電后、二次并列前,檢查PT二次核相正確。

4)為檢驗3U₀二次回路接線的正確性,文獻[8]提出一種測量方法,若接線完全正確,測量抽取電壓L630與星形接線電壓回路的A相之間的電壓差應為

91 V,如果極性接反則為25 V,此方法可防止較隱蔽的回路接線極性錯誤。

3 結束語

電壓二次回路接線正確和可靠對于二次裝置的正常運行至關重要,電壓二次回路問題可能會造成繼電保護誤動,對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行造成較大危害。二次檢修人員要提高調試階段、送電投運階段對于電壓二次回路的調試與驗收質量,對已投運的變電站PT二次電壓回路的圖紙和接線進行排查梳理,加強二次回路的在線監(jiān)測水平,確保不存在PT二次電壓回路安全隱患,特別是對于3U₀ 回路,可能隱藏問題不容易發(fā)現(xiàn),要認真檢查,保證電壓二次回路接線正確可靠,發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

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2024年第21期第5篇