PT空开跳闸引起备自投误动作的事故案例分析

复位PT二次开关引起备自投误动作事故案例分析0 引言近年来，随着用户对供电可靠性的不断提高以及电网规模的不断扩大，电网 结构多采用环形电网，由于电磁环网运行对电力系统的安全稳定运行有一定的威 胁1,2，所以对于 110KV 及以下电压等级的系统，多采用环网结构开环运行的方 式保证安全稳定，同时采用备用电源自动投入装置（以下简称备自投）来提高系 统的供电可靠性。如果备自投工作原理或者动作判据对运行中可能的情况考虑不 足，就会导致备自投的不正确动作，从而对电网的安全稳定运行造成不良影响3。 本文的目的主要是通过总结本公司二期总变 6KV 电压等级备自投运行经验及误 动作原因进行分析，指出了现有备自投存在的缺陷，并提出了相应的技术解决措 施。1. 备自投原理备自投有分段备自投、进线备自投、变压器备自投，中海化学二期总变 6KV 配电系统采用的是单母线分段备自投。其主接线图如图 1，正常运行时分段运行， 1#进线带 I 段母线，2#进线带 II 段母线，当某路进线失电时，跳开相应的进线 开关，合母联开关。该6KV系统进线和母联柜采用的都是厦门ABB产的REF 542 plus 继电保护器，通过在进线继电器里编写相应的备自投逻辑来实现备自投动 作。图 1 6KV 主接线图1) 1#进线继电保护器中备自投跳进线逻辑翻译成中文如图 2，即当备自投开关投入、PT完好、1#进线断路器合位、1#失压、2#进线电压正常都成立时，延 时20ms，跳1#进线；其中PT完好信号连接的是PT小车空开辅助触点，1#失 压的判据是当PT二次三相电压都小于30%额定值时动作。合母联逻辑翻译成 中文如图3,即备自投开关投入、PT完好、1#失压、1#进线断路器分位、无备自投闭锁信号、 2#进线电压正常都成立时，母联合闸；其中闭锁信号为手动分进线断路器、远控分断路器、保护跳闸及保护器内部故障跳闸信号。图 2 备自投 1#进线跳闸逻辑备眛开麹人PT霸甜越州备眩脱儲一c图 3 备自投 1#进线合母联逻辑2) 备自投2#进线跳闸逻辑及合母联逻辑与1#进线逻辑类似，分别如图4和图5。图 4 备自投 2#进线跳闸逻辑图 5 备自投 2#进线合母联逻辑2 事故经过1) 2012年7月4日11点整，总变当班作业监督在拆除6KV某馈线柜继电保护 器背后端子PT二次线时，线头碰到了保护器的外壳，导致6KV I段PT二次开关跳开。2）11点09分，在继电器二次线全部拆除并包好情况下，将6KVI段PT二次开 关进行恢复，在未合到位时，6KV 1#进线断路器跳开，操作人员松手，PT二 次开关分开，引起 6KV I 段母线失电，母联未动作。3）11点27分，再次合6KVI段PT二次开关，在未合到位时，6KV母联断路器 合上，操作人员松手，PT二次开关分开。4）11点31分，备自投开关退出，合上6KV I段PT二次开关。12点16分，合 上 6KV 1#进线，分开母联，恢复正常运行方式。3 事故分析3.1 故障录播分析11 点 09 分， 6KV 1#进线断路器跳闸故障录波如图 6，该录播对应事故经过（2），从录播可以看出在11:09:14.929+280ms=11:09:15.209时刻三相电流从正 常变为0，说明1#进线跳闸。从-100ms到280ms三相电压正常，说明跳闸前三 相电压至少建立了 100ms+280ms=380ms。电压从280ms时刻衰减，说明进线跳闸 后，PT二次开关尚未分开，现场电机产生的失电残压经PT二次开关送到了综合 保护器。图 6 1#进线断路器跳闸故障录播11点27分，6KV I段PT未合到位母联断路器自动合故障录波如图7，对应 事故详细经过（3），该录波显示了 PT二次开关送上又分开的整个过程，三相电压 从无到有，再从有到无，整个过程持续 820ms。图 7 母联断路器自动闭合故障录播6KV 1#进线 11 点 31 分故障录波如图 8，对应事故详细过程（4）,该录波说明合PT二次开关时存在抖动，电压建立100ms后失去，600ms后电压才真正建综述：事故原因从 PT 二次开关跳闸原因、1#进线跳闸原因、母联未合闸、1#PT完好信号报警问题四个方面进行分析。其中1#进线跳闸原因是重点。3.2.1 PT 二次开关跳闸原因a b c n LI L2图 9 PT 原理图PT 二次线接触外壳接地，一点接地不能引起 PT 二次开关跳开，但出于安全 上的考虑，PT 一次侧、二次侧绕组中性点接地。这样做的目的是当一次、二次 侧绕组间绝缘被高压击穿，一次侧高压窜到二次侧时，能确保人员和设备的安全， 图9是PT原理图。所以当PT二次线接触到接地的设备外壳时，导致两点接地短 路， PT 二次开关断开。3.2.2 6KV 1#进线跳闸原因复位PT二次开关，却引起6KV1#进线跳闸，经分析跳闸原因为1#进线继电 保护器备自投逻辑不严密：在PT二次开关送电瞬间，PT二次开关辅助触点的“PT 完好”与PT二次开关送电后的“ 1#失压”信号在状态转变上存在快慢，导致1# 进线跳闸。将备自投1#进线跳闸逻辑转化为真值表如表1表1 备自投1#进线跳闸逻辑真值表PT二次开关 状态输入输出信号正常运行跳开合上瞬间（理想情况）合上瞬间（实际情况）备自投开关投入1111PT完好10111#失压01011#进线合位11112#电压正常11111#进线跳闸输出0001根据PT二次开关运行状态，将表1分为四个状态，在理想情况下，PT二次 开关合上瞬间，“PT完好”信号从0变1与“1#失压”信号从1变0同步，1#进 线跳闸条件不成立，跳闸输出为 0。实际情况是， PT 二次开关合上瞬间，“1#失 压”信号从0 变 1，而“1#失压”信号一段时间后由1 变 0，即两个信号不同步， 造成与门输入信号存在全部为“1”的时刻，跳闸条件成立， 1#进线跳闸。“1#失压”信号与“PT完好”信号不同步原因：“1#失压”信号是模拟量 信号，需经模拟量板卡转化为数字信号后才能运算，模拟量的采集一般是需要几 百毫秒的时间；“PT完好”信号是直接光耦转化为数字信号，只有几毫秒的抗干 扰延迟。图10 是电压的模拟量采集模块界面图。Field busaddressNumber:TR0.700 1. . 10.0 * ULETime:0.500.50. .300 eAnalog puts:rcr rrAllAI2AI3AI4M5AI6currentcurrentcurrantTR0.70*ULE）时，“ 1#失压”信号要延时0.5s才由0变为1,该时间远远大于从图12TR“PT完好”信号的光耦合转化时间。3.2卩图中TRST116OK_.3 1#进线跳闸后母联未合闸及再次复位PT二次开关母联合闸原因分析CancelAnalog Objects 将11点09分1#进线断路器跳闸故障录播分解成三个阶段，如图11，第一 阶段为1#进线跳闸前，时间为-100ms到280ms；第二阶段是1#进线跳闸后到PT 二次开关分开，时间为280ms到980ms；第三阶段是PT二次开关分开后，时间为 980ms后（由录播软件录播时间限制，图中未能清楚显示）；11点27分合PT二次 开关独立为第四阶段。将 1#进线合母联逻辑做成真值表如表 2。第一阶段 第二阶段图11 1#进线断路器跳闸故障录播分解图表2 1#进线合母联逻辑真值表、运行状态 信号、第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段备自投开关投入1111PT完好11011#失压10111#进线分位0111备自投闭锁信号11112#进线电压正常1111母联合闸否否否是第一阶段“ 1#进线分位信号”为0。第二阶段,1#进线电压已建立500ms,“1#失压信号”已经从0-1,这时1#进线跳开，需要电压小于30%Un,并且持续 0.9S. “1#失压信号”才从1-0,所以第二阶段“ 1#失压信号”为0。第三阶段“PT完好信号”为0。在11:27时刻，即第二次合上PT二次开关时，母联合闸 条件都具备,母联合闸。4、事故教训在 PT 二次开关跳开后，技术人员应根据备自投逻辑充分评估 PT 二次开关复 位的风险，不允许在备自投开关投入位置盲目的复位PT,从而可以避免事故的发 生。5、备自投存在的缺陷及整改措施二期总变为 2002 年建设的项目，当时的备自投逻辑是厂家工程师现场设计， 边试边改，虽然备自投试验成功，但由于未经周密的测试，存在逻辑不严密问题， 在极端情况比如本次事故状态下，就会出现备自投误动。近年来变电站项目建设 的备自投逻辑都为厂家设计好的标准程序，然后根据客户的需求适当修改，这样 的逻辑程序更加的严密。现在备自投逻辑都增加了有流闭锁，即进线失压情况下， 检测电流是否存在，无压无流备自投才动作，无压有流说明是二次回路故障备自 投不动作，所以在备自投进线跳闸逻辑增加有流闭锁，如图 12，有流信号取进线电流互感器三相电流。图 12 增加有流检测的备自投进线跳闸逻辑6、结束语现场试验表明增加有流闭锁措施是可靠有效的，通过两年的运行，二期总变 6KV 备自 投无误动作产生，表明改造是可行的、成功的。电力系统现有的备自投装置，部分存在本文 所提到的缺陷，按照本文提出的方法逐步进行改造，将会提高备自投的可靠性，减少不正确 动作，提高了供电的可靠性和稳定性。参考文献：1电网调度运行实用技术问答.国家电力调度通用中心M.北京：中国电力出版设，2000. 李坚.电网运行及调度技术问答M.北京：中国电力出版设，2004.马力，宋庭会，库永恒防止母线PT断线引起备自投不正确动作的研究与改进J.继电器, 2008