500kV开关大面积无故障原因分析.

500kV变电站开关大面积跳闸原因分析故障现象500kV变电站#1主变500kV侧5011、5012开关跳闸；220kV214开关跳闸；220kV分段21F开关跳闸。故障现象50115012503150325033····50415042505250435051聊长线聊长线辛聊线辛聊线220kVA220kVA220kVB220kVB#1主变#2主变201200B21F202200A212213214215216217218219224225226图1故障前的运行方式故障现象变电站开关大面积跳闸之前，系统均正常运行，且变电站内无任何操作，保护装置无动作信号，监控装置无跳闸信号。故障现象5011开关保护屏第一跳闸线圈TA、TB、TC第二跳闸线圈TA、TB、TC三跳开入5012开关保护屏第一跳闸线圈TA、TB、TC第二跳闸线圈TA、TB、TC三跳开入21F分段操作箱第一跳闸线圈TB、TC第二跳闸线圈TB、TC起动后变位报告有“发变三跳开入”（操作箱内三跳继电器TJR、TJQ）由0→1、1→0的记录，长达数秒钟。跳闸时和跳闸后，继电保护装置都没有动作报文，只有“QD”启动报文。监控系统SOE报文：12：50：55：61I母间隔500kV接地刀51-17合闸12：50：55：61II母间隔500kV接地刀52-17合闸12：50：55：61II母间隔500kV接地刀52-27合闸12：50：55：62I母间隔500kV接地刀51-27合闸12：50：55：745011第二组出口跳闸12：50：55：755012第二组出口跳闸12：50：55：765012第一组出口跳闸12：50：55：765011第一组出口跳闸12：50：55：45214开关出口跳闸12：50：55：57I母线分段21F出口跳闸12：51：04:55直流系统瞬间接地（遥信）12：51：10:67直流绝缘异常（遥信）12:53:21：6035kV2＃母线PT隔离开关分闸(此后频发发生信号)12：53：48：6035KV#2所用电本体轻瓦斯发生（此后频发发生-消除信号）跳闸事件记录中的主要特点：a、不同开关的跳闸时间间隔都非常小，都在毫秒级内发生。b、跳闸前后都有异常的信号发生，例如：跳闸均伴有35kV2＃母线PT隔离开关分闸信号及35kV＃2所变轻瓦斯动作信号；500kVI、II母间隔接地刀合闸信号；c、事件记录中未见保护动作信号。d、伴有直流绝缘异常、直流系统瞬间接地信号发生。公用系统故障A、母差、失灵保护出口B、直流系统多点接地C、交流量窜入跳闸回路D、外部强干扰信号E、监控系统故障F、其他原因（人为）原因分析查找A、母差、失灵保护出口：检查母差保护及相关出口回路，检查相关保护寄生回路B、直流系统多点接地：出口回路绝缘检查C、交流量窜入：查找交流输入,绝缘检查D、外部强干扰信号E、监控回路检查第二次故障现象50115012503150325033····50415042505250435051聊长线聊长线辛聊线辛聊线220kVA220kVA220kVB220kVB#1主变#2主变201200B21F202200A212213214215216217218219224225226图1故障前的运行方式检查项目对所有的二次回路进行了检查。在检查过程中，排除了几个直流接地点，抽掉了一条没有用的电缆，消除了保护二次回路及屏蔽回路接地不好的地方。外部强干扰信号：对5012开关进行了全面监视。将5012开关除手合回路外，其余回路全部接进监控系统。（长线路）对照反措一一进行检查整改第三次故障现象50115012503150325033····50415042505250435051聊长线聊长线辛聊线辛聊线220kVA220kVA220kVB220kVB#1主变#2主变201200B21F22F202200A212213214215216217218219224225226图230日故障前的运行方式故障现象500kV变电站#1主变500kV侧5011、5032、5033开关跳闸；220kV201开关跳闸；220kV分段21F、22F开关跳闸。信号同前两次相似6月26日6月28日10月30日备注5011开关保护屏第一跳闸线圈TA■■■TB■■■TC■■■第二跳闸线圈TA■■TB■■TC■■三跳开入■■5012开关保护屏第一跳闸线圈TA■■开关在分闸状态TB■■TC■■第二跳闸线圈TA■■TB■■TC■■三跳开入■■5032开关保护屏第一跳闸线圈TA开关在分闸状态开关在分闸状态■TB■三次停电共同点5011回路特点：5011保护电缆较长较多，部分电缆连接于两个保护小室间。5012、5032、5033等所有跳闸开关保护电缆较长较多，部分电缆连接于两个保护小室间。21F、22F跳闸开关保护电缆较长杂散电容5011实测电容第一路跳闸回路85nF；二路114nF5012、5032、5033实测电容100nF左右21F、22F实测电容大于80nFXC＝1／(2πfC)所有跳闸的开关均是操作箱跳闸回路杂散电容大的，而杂散电容只有对变化量才产生作用。三次跳闸事故中，凡操作箱与其他保护小间有长电缆连接的开关均出口跳闸，无一例外，这正是其跳闸回路杂散电容太大的原因。而与其他小间没有长电缆连接的开关，由于电容小，当交流量混入直流回路时，操作箱出口继电器产生的功率小，不会导致出口动作跳闸。造成出口继电器动作的原因是电缆长、动作功率低开关5011、5012、5032、5033、21F、22F均具备这两个条件，三次大面积跳闸时全部动作；214、201、202例外，原因如下。214开关：未升压前，存在220kV线跳闸联跳其他线路的1根长电缆，约160米，在第二次跳闸之后才拆除，所以测试的214开关跳闸回路的分布电容很小，第三次不会跳闸。201、202开关：出口继电器的动作功率高于其他，所以尽管是“长电缆跨保护室之间连接”，但在三次大面积跳闸时只发信号而未跳闸。三次停电原因分析故障点无法再现既然工频交流起动了出口继电器，工频交流何处来呢？变电站交流电压的来源有4种：1、CT二次开路电压、2、PT二次电压3、站用电电压4、试验电源（包括电焊）检查结果表明CT二次没有开路，PT二次电压也达不到起动值，因此只有站用电电压或试验电源两种。虽然通过分析和试验可以判断交流串入直流回路是造成三次跳闸的原因，可是交流串入直流回路的故障点却没有找到，这说明静态情况下该故障点不存在，不然一送电就会跳闸。三次停电原因分析开关214前两次II路跳闸线圈只有A相动作的原因分析前两次II路跳闸线圈只有A相动作的原因是，214线路保护是保护I室的设备，其II路跳闸线圈接有保护II室来的长电缆，I路没接长电缆。A相动作代表三相动作，因为三相动作信号只接到了A相起动回路，B、C相起动回路未接。三次停电原因分析其他信号变电站三次大面积掉闸时总伴随着诸如：35kV2＃母线PT隔离开关分闸、35KV#2所用电本体轻瓦斯动作等信号，这些信号的起动原理如同跳闸开关出口跳闸继电器的起动原理一样，无需另作分析跳闸原因A、判断交流混入了直流系统；B、跳闸继电器起动回路的杂散电容较大；C、跳闸继电器动作功率较低；D、直流接地；E、外界干扰信号强。防范措施及反措后的试验结果解决电缆重复铺设的问题电缆对地的杂散电容主要与所处环境电场的电磁感应和电缆本身的结构、芯数、截面、长度、介质材料、屏蔽接地等因素有关，具有多芯平行导线的回路的电容量与芯数成正比，所以减少电缆的芯数、截面积和长度是降低分布电容的有效方法。（1）5011、5012、5032、5033开关I路跳闸线圈将主变保护A、B、C屏的电缆并联，除去两根电缆。执行反措后的指标如下：5011、5012、5032开关I路电容由85nF减少到33nF。5033开关I路电容由85nF减少到43nF。防范措施及反措后的试验结果（2）5011、5012、5032、5033开关的II路跳闸线圈将主变保护A、B、C屏的电缆并联，除去两根电缆。执行反措后的指标如下：5011、5012、5032开关的II路电容由114nF减少到33nF。5033开关II路电容由114nF减少到43nF。防范措施及反措后的试验结果（3）21F、22F开关的I、II路跳闸线圈将#1、#2主变保护A、B屏的后备保护起动21F、22F开关的I、II路跳闸线圈的多余电缆全部除去，电容由90nF减少到26nF。上述结果表明，电容的数值已经基本控制到了电源电压为220V时的电容不动区，即小于电容43nF的范围之内。43nF为实测推算值防范措施及反措后的试验结果解决继电器动作功率低的问题对5011、5012、5032、5033、21F、22F开关，将操作箱继电器的动作指标在规程规定的范围内进行调整，使动作功率提高到2W。实际上5011、5012、5032、5033开关执行反措后的动作功率接近3W，21F、22F开关的动作功率大于3W。极大地提高了抗干扰能力。交流注入试验5011开关交流注入直流控制系统试验断开5011、5033开关操作箱直流电源，控制I、II回路以及操作箱的直流电源分别取自试验电源屏，在5011、5033开关操作箱控制回路负对地加交流，当电压升到250V时，开关未跳闸。21F、22F开关交流注入直流控制系统试验断开201、202、21F、22F开关操作箱直流电源，控制I、II回路及操作箱的直流电源分别取自试验电源，在开关201、202、21F、22F操作箱控制回路负对地加交流，当电压升到220V时，开关未跳闸防范措施及反措后的试验结果设备运行方式的恢复开关监视的接线已经失去意义，因为监视的物理量是接点开入量，而实际的起动量是电压信号。（1）、5012开关及其他开关拆除5012开关以及其他开关的监视接线，恢复系统的正常运行。（2）、直流母线监视保留I、II直流母线101、102、201、202—地，以及101—102、201—202电压监视功能。（3）、恢复正常监控方式小结确定了造成操作箱跳闸出口继电器误动作的三个条件：干扰信号较强，即交流混入了直流系统；跳闸继电器起动回路的杂散电容较大；跳闸继电器动作功率较低。小结解决了开关操作箱跳闸出口继电器起动量的认识问题划分了杂散电容的动作范围从原理上分析了工频交流作用下直流继电器的动作特性分析了工频交流混入直流系统时保护的动作行为弄清了近几年来若干开关无故障跳闸的不明原因采用了一种新的分析方法避免了类似事故的再次发生汇报结束