一起由感应电压引起的500kV开关误跳原因分析

张 丹

（广东调峰调频发电公司，广东 广州 510630）

在以500kV电压接入系统的大型发电厂和变电站中，500kV开关属于极其敏感的主设备。在正常情况下，500kV开关合闸运行以保证发电厂、变电站与电网稳定联网。一旦发生500kV开关误跳，可能造成发电机组强迫停运或电力供应中断，给发电厂和变电站的正常生产运营带来较大的影响。

1 事件经过

某发电厂以500kV一级电压接入系统，编号为5001和5004的500kV开关与线路A相连，并处于正常合闸运行状态。线路A的载波装置屏退备定检，工作结束后正在进行隔离措施恢复。在直流配电屏中编号为Q98的空气开关为该载波装置屏KHF的信号电源开关，此前已按隔离措施要求断开。当按正常隔离措施恢复程序投入Q98空气开关、接通载波装置屏的信号电源时，500kV开关5001和5004同时误跳闸。

2 原因调查分析

监控系统的事件日志显示，导致500kV开关跳闸的直接原因是500kV保护屏中的出口跳闸继电器K1励磁动作。该K1继电器的动作条件是接收到线路A的载波装置屏KHF传送来“DTTR”载波远跳命令。该载波远跳命令一般是因线路故障时由对侧变电站发送。但检查事件日志没有发现当时有线路保护动作的记录，查询对侧变电站记录也显示线路无故障、没有发送过“DTTR”命令。故可以排除收到“DTTR”载波远跳命令的可能性。

进一步检查载波装置屏KHF内的“DTTR”载波远跳命令接收回路，该回路由屏内中间继电器K2、K3的若干常开接点及线路A保护出口继电器K1构成，详见图1。可以看出，K1的动作条件是中间继电器K2、K3的其中之一励磁。正常情况下，中间继电器K2、K3仅在接收到对侧变电站的“DTTR”载波远跳信号时励磁动作。

由于到500kV开关跳闸时正在进行直流屏内的Q98空气开关投入操作，故怀疑误跳500kV高压开关与投直流电源有直接关系。根据图1中“DTTR”出口继电器K1的线圈励磁回路，可以认为如果在投直流开关Q98的瞬间，在K1的线圈励磁回路所连电缆上感应正电压，则可能使K1误动；或者如果在载波装置屏内K2、K3(48V直流继电器)的线圈所连电缆上感应正电压，也可能使K2、K3励磁，其常开接点闭合而接通出口继电器K1的励磁回路，导致误出口。

根据以上分析，决定进行模拟试验。在试验中，解开出口继电器K1的出口回路，然后对直流屏内Q98空气开关进行断开和投入操作，同时用录波仪监视载波装置屏内接收远跳信号继电器K2、K3的线圈电压以及Q98开关下侧电压。

试验共断、合Q98空气开关4次，并录下各监视点的电压波形。从前3次记录得的波形上看，在各次合上Q98过程中，220V直流电压没有超过幅值的跳变；载波盘内继电器K2、K3未动作，其线圈未测到感应电压；500kV保护屏内DTTR出口继电器K1未收到励磁信号。

在第4次试验过程中，所录到的波形与前3次有很大不同，具体如图2。

从图2可以看到，在Q98空气开关合上瞬间，负载侧电压波形有跳变，同时载波装置屏内继电器K2、K3的电压波形均出现幅值达52V的感应电压脉冲，在载波装置屏前监视的工作人员听到有继电器动作的声音。以上信息说明，在本次合上Q98空气开关的过程中，载波装置屏内K2，K3继电器线圈因回路上产生的感应电压而导致了励磁动作的结果。

在本次试验中，前3次合上Q98空气开关的动作没有出现感应电压，第4次则出现了导致K2、K3动作的52V感应电压，说明合上直流开关Q98的同时在载波装置屏相关回路上产生的感应电压具有随机性。进一步检查载波装置屏的电缆，发现连接Q98空气开关下侧的电缆与连接中间继电器K2、K3线圈的电缆紧靠在屏内同一个电缆线槽内，且均为无屏蔽电缆，所以有可能投入Q98空气开关时会在继电器K2、K3的励磁回路上产生感应电压，进而导致500kV保护屏内DTTR出口跳闸继电器K1励磁，造成500kV开关误跳。

3 结束语

综合本次500kV开关误跳原因的调查过程，可以得出以下经验教训。

(1) 载波装置屏内与跳闸出口继电器相关的回路电缆未采用屏蔽电缆，且220V回路和48V回路电缆在线槽中紧靠在一起，是在48V回路中产生感应电压的主要原因，应采取措施从根本上消除这一问题：对500kV开关跳闸回路的电缆进行全面检查，将不符合要求的电缆全部更换为屏蔽电缆；对于像K2、K3等受感应电压影响易误动的继电器，可在继电器线圈上并联电阻，以增大其动作功率，减小误动的可能性；在保护屏检修时，进行切、合直流开关的试验，检查对500kV开关是否造成影响，将故障隐患逐一排除。

(2) 在本次模拟试验中，投入220V直流电源，在相邻的48V直流线路上产生了感应电压导致继电器误动。由于本电站直流系统在设计上零电位点在正负极之间，故48V电源正负极电压为±24V。但根据当时实际测量，48V直流系统由于存在一定的非金属性正极接地故障，负极电压已经达到-38V。在这种情况下，只要继电器励磁线圈回路上产生接近10V的感应电压，就足以达到继电器的励磁动作电压而导致继电器误动作。为避免这种情况的出现，在电站直流设计上宜考虑统一采用220V直流系统，取代48V直流系统。