论文部分内容阅读
【摘 要】本文对一起直流系统接地造成线路开关跳闸的事故进行分析，找出线路开关跳闸的原因，制定出防范措施，防止事故再次发生。
【关键词】直流接地；开关跳闸；事故分析
一、引言
变电站直流系统作为继电保护装置、自动控制装置、微机监控、事故照明等的电源，被称为变电站的“心脏”，因此要求其有很高的供电可靠性。直流系统运行中发生接地故障，将会造成严重后果。直流系统发生两点接地故障，可能构成接地短路，造成继电保护、自动装置误动或拒动；也可能造成直流保险熔断，使继电保护、自动装置、控制回路失去电源。因此直流系统接地故障的正确查找和排除对变电站安全稳定运行至关重要，本文针对一起直流接地故障处理不当造成一条线路开关跳闸的实例进行原因分析，以便今后在直流接地故障处理时防范此类事故再次发生。
二、事故发生经过介绍
某110kV变电站一次接线图见图1。当天运行方式为：110kV线路一141开关供110kVⅠ母及1号主变，经桥联100开关供110kVⅡ母及2号主变；35kVⅠ、Ⅱ母线并列运行供出线5回，35kV线路五746开关为并车开关运行于35kVⅡ母线；10kVⅠ、Ⅱ母线并列运行，供出线16回。35kV并车线路五746开关保护投入情况：第一，限时电流速断保护投入；电流定值：20.5A，时限：0.5S。第二，定时限过流保护投入；电流定值：5A时限：1.2S。第三，定时限低压保护投入；电压定值：65V时限：5S（定时限低压无流闭锁：退出）。第四，低周减载投入；频率定值：48.2HZ时限：0.2S。第五，三相一次重合闸投入；投入检无压时限：1S。保护装置硬压板配置为：跳闸出口压板、重合闸出口压板、低周低压出口压板。
事故当天凌晨下过雨，早晨7：10监控机发该110kV变电站直流绝缘告警信号，7：30值班员到现场检查直流系统绝缘监察装置显示正对地电压11V，负对地电压-209V，正对地电阻8.9kΩ，负对地电阻9999.9kΩ，直流监控机发出直流绝缘告警信号。值班员判别直流正极接地，向调度申请对直流系统拉路进行接地故障查找。该站直流环网简图见图2。
当值值班员依次拉合了事故照明空开、110kV、35kV、10kV合闸电源空开，接地故障未消失。然后依次拉合10kV综合控制屏I、II空开，35kV综合控制屏空开。由于35kV综合控制屏空开提供35kV所有线路开关保护及操作电源，当值值班员考虑这两路空开所供负荷涉及并车线路746开关，在拉开这路空开前还特地向调度申请退出线路五746开关的保护跳闸出口压板及低周低压出口压板。因接地故障未消失，值班人员合上控制空开后投入了746开关跳闸出口压板及低周低压出口压板。然后继续拉路查找，拉合110kV综合控制屏空开，1、2号主变综合控制屏空开，接地故障仍然未消失，当拉开PT并列及测控控制I、II空开时，直流系统绝缘基本上恢复正常，值班员合上该PT并列及测控控制I、II空开，对该屏上的支路进行查找，在拉开110kVPT并列装置直流空开时，绝缘电阻有所上升，正对地电阻升至42kΩ，正对地电压升至75V，直流告警信号复归，此时值班员到110kV开关场进行检查，发现110kVⅠ母PT1006刀闸接点的接线盒锈蚀裂开，有雨水浸入。值班员返回控制室拿工具处理时接到调度电话询问35kV线路五746开关是否跳闸，值班员立即检查35kV线路五746开关位置，确认在分闸位置，开关保护液晶屏显示746开关8：14低压保护动作跳闸，调度询问是什么原因造成开关跳闸，值班员回答不清楚。调度联系并车线路对侧后等待恢复供电，8：50调度令合上35kV并车线路五746开关并投入检无压重合闸，恢复了对35kV并车线路五746开关的供电。
三、原因分析
35kV并车线路五746开关系低压保护动作跳闸，35kVII母线并未失压，那么是什么原因使其低压保护动作的呢？从值班员拉路查找的过程，我们可以看到，35kV并车线路五746开关是在拉开PT并列及测控控制I、II空开后跳闸的。而值班员对于开关已跳闸及跳闸原因并不清楚。下面我们通过PT并列电压回路图（图3）来进行分析：
从图上我们可以看到，值班员在拉开PT并列及测控控制I、II空开时，已造成35kV PT并列装置直流控制电源消失。此时，图中中间继电器ZJ失磁，其常开接点打开，35kVI、II母电压小母线电压消失，而35kV线路五746开关低周低压出口压板为投入状态，因拉开该空开时间超过5S，其定时限低压保护经5S延时后动作跳闸。实际上此时110kV及10kV电压小母线电压也已消失，只是这两个电压等级的线路开关未配置低压保护装置，所以未造成更多开关跳闸。
此次因直流接地故障查找造成35kV线路开关跳闸反映出以下问题：一是值班人员对直流回路及站内PT电压回路不熟悉。在对控制回路进行拉路查找时退出了35kV并车线路五746开关跳闸出口压板和低周低压出口压板，认为只是本路开关控制回路对保护有影响，查找后马上恢复保护跳闸出口及低周低压出口压板。在拉开PT并列及测控控制I、II空开查找时认为拉的是PT电压并列装置，根本未意识到会造成PT二次电压消失，会造成带有低压保护的开关动作跳闸。所以未考虑拉开该空开前退出并车线路的低周低压出口压板。二是值班员未按现场运规要求执行该站的直流接地故障查找，现场运规对拉路查找顺序中要求拉开PT并列及测控控制I、II空开前需征得调度同意退出并车线746（并车方式）跳闸出口压板（含低周低压出口压板）后进行，且拉路查找控制保护回路不得超过3S。三是到站人员查找直流接地过程中忽视了后台监盘，而监控中心人员也未履行好监控职责，导致开关跳闸后未及时发现，而经调度询问后才发现跳闸情况。
四、防范措施
针对此次事故发生的原因分析，为防止此类事故的再次发生，采取以下防范措施：
一是加强对值班人员的培训，使其了解熟悉各站直流系统环网图、PT并列电压回路原理图及保护动作原理，清楚各回路之间的联系，防止类似事件的再次发生。目前值班员有很大部分人员缺乏对所辖站二次回路图的学习，缺乏对变电站各回路之间联系的系统概念，因此应对各二次回路图的学习做专项培训。
二是直流巡检系统往往在3S之内不能完成所有直流回路巡检，使值班员在拉路查找等待巡检结果刷新时间超过3S，建议在确定接地极后，用万用表测量对地电压方式检测拉路后直流接地是否消除。即测量对地电压同时拉路，通过表计指示迅速判断所拉回路是否使对地电压恢复。
三是加强对各站现场运行规程的学习，并在各站现场运行规程上对查找直流接地会造成保护动作跳闸的回路做专门说明，提出措施。现阶段变电站大都采用集控模式，一个中心的人员要管理多站设备，对各站设备的熟悉程度及认知往往不够，上班期间应付日常维护记录等工作，下班又不愿花时间学习，通常没有系统学习各站现场运行规程，导致现场运行规程成摆设。还有些现场运规不能切合设备实际状况，起不到现场指导作用，所以还应加强进行现场运规的不断修编完善工作。
四是因PT交流二次电压经直流控制，在直流空开故障等原因使直流控制电源消失时，都会造成PT交流二次电压消失，导致低压保护启动，所以保护装置应该考虑交流二次电压消失时的闭锁。35kV并车线路五746开关保护装置的低压保护本身带有无流闭锁，但在并车时却不能投入无流闭锁，建议对并车开关加装防止三相二次电压失去时有效的闭锁元件。
五是加强监控模式站端工作与监控端监盘的沟通联系，站端人员在查找接地时，监控端人员应密切注意该站的设备状况，而不能因想到站端有人而不考虑该站的监控，导致监盘出现空挡。
五、结语
变电站的安全运行需要运行人员有很强的责任心，同时还需要运行人员业务技能不断提高，值班人员只有对所管辖设备熟悉掌握才能做到有效维护。
【关键词】直流接地；开关跳闸；事故分析
一、引言
变电站直流系统作为继电保护装置、自动控制装置、微机监控、事故照明等的电源，被称为变电站的“心脏”，因此要求其有很高的供电可靠性。直流系统运行中发生接地故障，将会造成严重后果。直流系统发生两点接地故障，可能构成接地短路，造成继电保护、自动装置误动或拒动；也可能造成直流保险熔断，使继电保护、自动装置、控制回路失去电源。因此直流系统接地故障的正确查找和排除对变电站安全稳定运行至关重要，本文针对一起直流接地故障处理不当造成一条线路开关跳闸的实例进行原因分析，以便今后在直流接地故障处理时防范此类事故再次发生。
二、事故发生经过介绍
某110kV变电站一次接线图见图1。当天运行方式为：110kV线路一141开关供110kVⅠ母及1号主变，经桥联100开关供110kVⅡ母及2号主变；35kVⅠ、Ⅱ母线并列运行供出线5回，35kV线路五746开关为并车开关运行于35kVⅡ母线；10kVⅠ、Ⅱ母线并列运行，供出线16回。35kV并车线路五746开关保护投入情况：第一，限时电流速断保护投入；电流定值：20.5A，时限：0.5S。第二，定时限过流保护投入；电流定值：5A时限：1.2S。第三，定时限低压保护投入；电压定值：65V时限：5S（定时限低压无流闭锁：退出）。第四，低周减载投入；频率定值：48.2HZ时限：0.2S。第五，三相一次重合闸投入；投入检无压时限：1S。保护装置硬压板配置为：跳闸出口压板、重合闸出口压板、低周低压出口压板。
事故当天凌晨下过雨，早晨7：10监控机发该110kV变电站直流绝缘告警信号，7：30值班员到现场检查直流系统绝缘监察装置显示正对地电压11V，负对地电压-209V，正对地电阻8.9kΩ，负对地电阻9999.9kΩ，直流监控机发出直流绝缘告警信号。值班员判别直流正极接地，向调度申请对直流系统拉路进行接地故障查找。该站直流环网简图见图2。
当值值班员依次拉合了事故照明空开、110kV、35kV、10kV合闸电源空开，接地故障未消失。然后依次拉合10kV综合控制屏I、II空开，35kV综合控制屏空开。由于35kV综合控制屏空开提供35kV所有线路开关保护及操作电源，当值值班员考虑这两路空开所供负荷涉及并车线路746开关，在拉开这路空开前还特地向调度申请退出线路五746开关的保护跳闸出口压板及低周低压出口压板。因接地故障未消失，值班人员合上控制空开后投入了746开关跳闸出口压板及低周低压出口压板。然后继续拉路查找，拉合110kV综合控制屏空开，1、2号主变综合控制屏空开，接地故障仍然未消失，当拉开PT并列及测控控制I、II空开时，直流系统绝缘基本上恢复正常，值班员合上该PT并列及测控控制I、II空开，对该屏上的支路进行查找，在拉开110kVPT并列装置直流空开时，绝缘电阻有所上升，正对地电阻升至42kΩ，正对地电压升至75V，直流告警信号复归，此时值班员到110kV开关场进行检查，发现110kVⅠ母PT1006刀闸接点的接线盒锈蚀裂开，有雨水浸入。值班员返回控制室拿工具处理时接到调度电话询问35kV线路五746开关是否跳闸，值班员立即检查35kV线路五746开关位置，确认在分闸位置，开关保护液晶屏显示746开关8：14低压保护动作跳闸，调度询问是什么原因造成开关跳闸，值班员回答不清楚。调度联系并车线路对侧后等待恢复供电，8：50调度令合上35kV并车线路五746开关并投入检无压重合闸，恢复了对35kV并车线路五746开关的供电。
三、原因分析
35kV并车线路五746开关系低压保护动作跳闸，35kVII母线并未失压，那么是什么原因使其低压保护动作的呢？从值班员拉路查找的过程，我们可以看到，35kV并车线路五746开关是在拉开PT并列及测控控制I、II空开后跳闸的。而值班员对于开关已跳闸及跳闸原因并不清楚。下面我们通过PT并列电压回路图（图3）来进行分析：
从图上我们可以看到，值班员在拉开PT并列及测控控制I、II空开时，已造成35kV PT并列装置直流控制电源消失。此时，图中中间继电器ZJ失磁，其常开接点打开，35kVI、II母电压小母线电压消失，而35kV线路五746开关低周低压出口压板为投入状态，因拉开该空开时间超过5S，其定时限低压保护经5S延时后动作跳闸。实际上此时110kV及10kV电压小母线电压也已消失，只是这两个电压等级的线路开关未配置低压保护装置，所以未造成更多开关跳闸。
此次因直流接地故障查找造成35kV线路开关跳闸反映出以下问题：一是值班人员对直流回路及站内PT电压回路不熟悉。在对控制回路进行拉路查找时退出了35kV并车线路五746开关跳闸出口压板和低周低压出口压板，认为只是本路开关控制回路对保护有影响，查找后马上恢复保护跳闸出口及低周低压出口压板。在拉开PT并列及测控控制I、II空开查找时认为拉的是PT电压并列装置，根本未意识到会造成PT二次电压消失，会造成带有低压保护的开关动作跳闸。所以未考虑拉开该空开前退出并车线路的低周低压出口压板。二是值班员未按现场运规要求执行该站的直流接地故障查找，现场运规对拉路查找顺序中要求拉开PT并列及测控控制I、II空开前需征得调度同意退出并车线746（并车方式）跳闸出口压板（含低周低压出口压板）后进行，且拉路查找控制保护回路不得超过3S。三是到站人员查找直流接地过程中忽视了后台监盘，而监控中心人员也未履行好监控职责，导致开关跳闸后未及时发现，而经调度询问后才发现跳闸情况。
四、防范措施
针对此次事故发生的原因分析，为防止此类事故的再次发生，采取以下防范措施：
一是加强对值班人员的培训，使其了解熟悉各站直流系统环网图、PT并列电压回路原理图及保护动作原理，清楚各回路之间的联系，防止类似事件的再次发生。目前值班员有很大部分人员缺乏对所辖站二次回路图的学习，缺乏对变电站各回路之间联系的系统概念，因此应对各二次回路图的学习做专项培训。
二是直流巡检系统往往在3S之内不能完成所有直流回路巡检，使值班员在拉路查找等待巡检结果刷新时间超过3S，建议在确定接地极后，用万用表测量对地电压方式检测拉路后直流接地是否消除。即测量对地电压同时拉路，通过表计指示迅速判断所拉回路是否使对地电压恢复。
三是加强对各站现场运行规程的学习，并在各站现场运行规程上对查找直流接地会造成保护动作跳闸的回路做专门说明，提出措施。现阶段变电站大都采用集控模式，一个中心的人员要管理多站设备，对各站设备的熟悉程度及认知往往不够，上班期间应付日常维护记录等工作，下班又不愿花时间学习，通常没有系统学习各站现场运行规程，导致现场运行规程成摆设。还有些现场运规不能切合设备实际状况，起不到现场指导作用，所以还应加强进行现场运规的不断修编完善工作。
四是因PT交流二次电压经直流控制，在直流空开故障等原因使直流控制电源消失时，都会造成PT交流二次电压消失，导致低压保护启动，所以保护装置应该考虑交流二次电压消失时的闭锁。35kV并车线路五746开关保护装置的低压保护本身带有无流闭锁，但在并车时却不能投入无流闭锁，建议对并车开关加装防止三相二次电压失去时有效的闭锁元件。
五是加强监控模式站端工作与监控端监盘的沟通联系，站端人员在查找接地时，监控端人员应密切注意该站的设备状况，而不能因想到站端有人而不考虑该站的监控，导致监盘出现空挡。
五、结语
变电站的安全运行需要运行人员有很强的责任心，同时还需要运行人员业务技能不断提高，值班人员只有对所管辖设备熟悉掌握才能做到有效维护。