交流重动继电器引起的110 kV电力线路跳闸分析.pdf

参考文献院1 钱慕晖,李京校,李如箭,等.2005-2014 年北京市雷电灾害特征分析 J.气象与环境学报,2016,32(4):126-131.2 张慧,刑艳徽.对变电站防雷接地若干问题的探讨J.华东科技院 学术版,2012,34(12):325-325.3 袁湘玲,马虹旭,周倩袁 等.黑龙江省直击雷防护效率空间分布特征J.气象与环境学报,2020,36(1):96-101.4 李石,王洋.变电站的防雷与接地技术探讨J.中国科博,2016,1(014):218-2185 左小五,许伟明.仪器仪表的防雷设计技术 J.仪器仪表学报,2006(027):2597-2598.6 滕钢,姜建平.防雷器件响应时间与地网防雷响应探讨J.气象与环境学报,2004,20(02):35-35.7 景德胜,梁争争,缑丽敏.一种嵌入式计算机三级防过电压设计J.航空计算技术袁 2022,15(01):115-117.交流重动继电器引起的110 kV 电力线路跳闸分析Analysis on 110 kV Power Line TripCaused by AC Reset Relay周钰童李沐峰渊国网郑州供电公司袁 河南郑州450000冤摘要继电保护是电力系统的第一道防线袁 选取各间隔的电压尧 电流进行故障情况判断袁当出现 野低电压尧 大电流冶 等典型故障特征时对开关进行跳闸遥 针对一起 110 kV 电力线路跳闸现象袁 对继电保护录波数据及交流电压采样回路中重动继电器进行分析袁 查找跳闸原因袁并提出了相应改进措施遥关键词继电保护曰 重动继电器曰 交流电压回路中图分类号TM58文献标识码A交流重动继电器引起的 110 kV 电力线路跳闸分析周钰童袁 等0引言电力线路是电力系统中重要的组成部分袁 用于联络各变电站之间的电气连接遥 电力线路的正常运行是电力系统稳定尧 供电安全可靠的重要保障袁 因此袁 必须最大限度地防止线路跳闸停运遥 继电保护装置组成的全系统保护配置素有电力系统 野神经网络冶 之称袁 作为控制跳闸和切除故障的自动设备袁 须确保能够快速切除各类电气故障1遥 在各类跳闸事件后袁 继电保护装置也会记录故障发生时刻的关键信息袁 从而为跳闸原因分析提供依据遥本文针对一起 110 kV 电力线路跳闸故障袁 对继电保护动作情况进行分析袁 查明跳闸原因袁 提出改进措施遥-19-叶仪器仪表与分析监测曳 2023 年第 3期图 1某 110 kV 变电站运行方式1事件概况某 110 kV 甲变电站 110 kV 部分采用单母分段接线袁 每段母线上有一回电源进线及一回负荷出线 渊向 110 kV 负荷站乙站供电冤袁 1 台 110 kV主变压器袁 一段 10 kV 母线袁 该母线上带有 12 条10 kV 馈线及 1 台站用变压器遥跳闸前袁 该站内除 110 kV 母联开关外袁 其余开关全部合闸运行袁 其系统运行方式如图 1 所示遥乙站玉线尧 域线全线长度均是 7 km袁 是全电缆线路袁 向 110 kV 乙站供电袁 甲变电站内 110 kV设备采用全户内 GIS 设备遥 某日袁 乙站域线保护距离玉段动作跳闸袁 1s 后重合成功袁 保护测距0.06 km遥2现场检查情况故障发生后袁 对站内乙站域线间隔及其保护装置进行继电保护设备尧 高压试验尧 气体成分检查试验袁 对站外乙站域线电缆全线进行巡线检查遥2.1继电保护设备动作情况检查检查乙站域线保护装置袁 摘取跳闸报告主要信息见表 1遥2.2一次设备检查情况因保护跳闸测距近乎于 0袁 故对站内 GIS 设备及站外电缆线路均进行检查遥 对乙站域线线路进行全线巡视袁 对甲站内 110 kV 电气设备进行外观检查袁 均未找到放电痕迹遥 对 GIS 和出线电缆进行绝缘电阻测试袁 发现电缆各相绝缘电阻均大于 500 M赘 渊超检验仪器量程冤袁 试验合格袁 GIS各相绝缘电阻均大于 100 M赘 渊超检验仪器量程冤袁试验合格遥2.3站内其他设备检查情况检查全站设备袁 发现除乙站域线保护跳闸以外袁 全站仅有 10 kV 第 8 馈线在同时刻有保护启动信息 渊未跳闸冤袁 并于 7 s 后启动复归袁 全站无其他保护动作遥2.4110 kV 保护录波检查情况调取跳闸时刻站内各 110 kV 保护录波数据如图 2图 6 所示遥表 1乙站域线保护跳闸信息选相院 ABC测距院 0.06 kmImax:1.74AI0:0.01AUfault:0.07V保护启动0 ms接地距离玉段动作138 ms保护动作138 ms相间距离域段动作140 ms重合闸动作1201 ms图 2 电源玉线保护录波-20-图 3电源域线保护录波图 4乙站玉线保护录波图 6甲站 110 kV 主变保护录波通过各保护录波波形发现 110 kV 各间隔电压尧 电流存在以下特征遥1冤 在跳闸时刻袁 所有 110 kV 间隔的三相电压均变为 0袁 时长约 0.3 s袁 随后恢复成正常电压遥2冤 在跳闸时刻袁 电源玉线与甲站 110 kV 主变在乙站域线跳闸时袁 三相均出现极大的故障级电流袁 电流约 1.2 kA 渊二次电流显示约 5 A袁 CT变比 1200/5冤遥 根据电压电流相位判断袁 该大电流流向主变低压侧袁 折算至低压侧三相电流可达13.2 kA遥 并经约 0.3 s 后恢复至负荷电流水平袁约 130 A 渊二次电流显示约 0.55 A冤遥全过程中袁 乙站域线负荷电流始终维持在400 A 左右 渊二次电流显示约 1.7 A冤袁 仅在跳闸前显示出波动及三相不平衡特征遥3跳闸原因分析3.1整体分析根据上述电压尧 电流录波特征袁 结合站内 10kV第 8 馈线有保护启动信息袁 以及故障电流持续0.3 s 时长袁 推测该故障电流是由于站外馈线发生故障袁 经甲 10 kV 第 8 馈线在站外的头道开关保护延时后跳闸袁 并非站内故障遥3.2交流电压回路分析由于录波中所有 110 kV 设备在同一时间失去二次电压袁 需检查二次电压的共同部分遥 检查改造 110 kV 设计图纸袁 发现两段母线 PT 二次出现经汇控柜内熔断器及重动继电器后接入 PT 并列装置袁 由 PT 并列装置发送至各个间隔继电保护装置袁 原理见图 7遥 经检查袁 该汇控柜内自配电压重动继电器属于交流继电器袁 由汇控柜内交流环网供电遥图 5乙站域线保护录波交流重动继电器引起的 110 kV 电力线路跳闸分析周钰童袁 等-21-叶仪器仪表与分析监测曳 2023 年第 3期图 7电压回路重动继电器及并列装置原理3.3跳闸原因推断甲 10 kV 8 线在站外出现三相短路故障袁 引起站内 10 kV 母线短时电压降低 渊时长约 0.3 s袁站外头道开关切除故障后母线电压恢复冤袁 致使同在 10 kV 母线上的站用变压器输出站用交流用电电压短暂降低 0.3 s袁 110 kV PT 汇控柜内重动继电器失电无法励磁袁 重动触点断开袁 双母线二次交流电压无法传输至各继电保护设备遥此前乙站域线曾出现负荷波动引起保护启动袁导致其单相尧 相间测量阻抗均因无电压降为 0袁落入距离玉段保护定值区域之内袁 引起保护跳闸袁且测距为 0袁 具体原理图见图 8遥图 8 中黑色实线表示站内一二次接线图袁 灰线表示为站内 220 V 交流环网供电路径袁 虚线是野PT 二次绕组要重动继电器要PT 并列装置要各继图 8电压回路传输原理及影响路径图-22-电保护设备冶 交流电压采样回路传输路径遥综上所述袁 本次事件是由于 GIS 设备母线 PT间隔二次电压回路重动继电器均采用站内交流电源供电袁 在 10kV 供电系统发生故障时极有可能造成重动继电器失磁袁 导致保护启动的同时失去二次电压袁 造成距离保护误动遥4采取措施1冤 在 PT 二次回路中设置重动继电器的主要原因院 一是需要将 PT 刀闸位置串入回路袁 防止反送电曰 二是 PT 刀闸一般无法提供足够的位置辅助接点袁 只能通过重动继电器扩展袁 应尽可能提高其可靠性袁 新投运变电站应采用直流电源供电2遥2冤 在现代化智能变电站中袁 电压并列功能由母线合并单元实现袁 电压切换功能由间隔合并单元实现袁 并列功能由软件逻辑实现袁 不再存在 PT 反送电风险曰 因此袁 在智能变电站中电压二次回路中可以不设 PT 刀闸辅助接点或相应的重动继电器遥5结束语变电站内采用继电保护及其他控制系统对于高压电气设备的运行至关重要袁 出于对继电保护设备运行稳定性要求袁 必须采用直流系统供电遥直流系统由站用交流电经整流装置及充电机充电袁在站用交流系统异常时由蓄电池保证直流电压的稳定性遥 因此袁 继电保护设备及其各类附属元器件 渊继电器尧 二次回路等冤 不可采用交流供电袁该变电站在事件原因查明后第一时间更改了汇控柜内重动继电器的供电电源遥参考文献院1 王洪俭.变电站二次电压回路运行注意事项 J.电力安全技术袁 2021袁 23(09):21-23.2 杨奇.中低压开关柜缺陷分析及二次回路设计优化J.电力安全技术袁 2018袁 20(06):49-52.交流重动继电器引起的 110 kV 电力线路跳闸分析周钰童袁 等叶仪器仪表与分析监测曳 是经国家新闻出版总署期刊出版许可批准的仪器仪表类科技专业期刊遥 自 1985 年创刊以来袁一直受到广大读者朋友的喜爱与支持遥本刊以刊登实用性研究成果和创新性理论研究专著等文章为主袁内容涵盖仪器仪表技术尧自动控制技术尧虚拟仪器技术尧仿真技术尧数据采集技术尧信号处理技术尧图像采集技术尧传感器技术等遥本刊为季刊袁正文 48 页袁另有彩色插页袁国内外公开发行遥每本定价 10.00 元袁全年 40.00 元遥邮发代号 18-36遥 欢迎您在当地邮局或直接向本编辑部订阅遥通信地址院北京市朝阳区团结湖北路 2 号叶仪器仪表与分析监测曳编辑部邮编院100026电话院渊010冤65826973电子信箱院欢迎订阅叶仪器仪表与分析监测曳-23-