站用变低压开关欠压脱扣动作原因分析及改进

赖尚峰，姚汉梁，温英才，段开元

（国网浙江省电力公司检修分公司，浙江　杭州　311232）



站用变低压开关欠压脱扣动作原因分析及改进

赖尚峰，姚汉梁，温英才，段开元

（国网浙江省电力公司检修分公司，浙江杭州311232）

〔摘 要〕介绍了某500kV变电站一起因高压线路近区故障导致的站用变低压开关欠压脱扣线圈瞬时动作跳闸的故障，分析了站用变低压开关欠压脱扣动作的原因，并针对无人值守模式下的该问题提出了改进措施，以防止类似故障再次发生。

〔关键词〕站用变；低压开关；欠压脱扣；动作延时

0　引言

变电站站用电系统主要为站内一二次设备提供电源，其中包括：直流系统的整流电源，交流操作电源，变压器的冷却电源和有载调压电源，通信电源，设备的加热、驱潮、照明电源，检修电源及生活电源等。一旦站用电系统出现问题，将直接或间接影响变电站的安全运行，严重时甚至会扩大事故停电范围。因此，站用电系统必须具有高可靠性。500kV变电站大多安装3台站用变，其中1台接外来电源，作为另2台站用变的明备用，以满足可靠性要求。站用变低压开关通常配置欠压脱扣器，当电网电压瞬时波动、闪变时，不论站用电系统低压母线是并列运行还是分列运行都可能会导致站用变低压开关跳闸。由于具有欠压脱扣功能的低压开关一般不具备自动重合闸功能，这对变电站特别是无人值守变电站的稳定运行造成了一定影响。

2014年，某500kV变电站高压线路近区故障导致站用变低压开关欠压脱扣动作，并且同时跳闸，严重影响了变电站的正常运行。500kV变电站无人值守的全面施行，对站用电系统可靠性提出了更高的要求，因此有必要分析如何减少站用电系统母线短时失电，并采取有效的改进措施。

1　故障经过

2014-08-05，某500kV变电站220kV 4P23线发生A相瞬时接地故障，开关A相跳闸，单相重合闸动作，重合成功；220kV 4P24线发生AC 2相接地故障，开关3相跳闸。故障录波测距显示4P23线故障点距本侧7.22km，4P24线故障点距本侧6.24km，均属于近区故障（线路全长38.8km）。4P23线、4P24线跳闸时，1，2号站用变低压开关1ZK，4ZK也同时跳闸，0号站用变备自投动作合上0号站用变低压开关2ZK，3ZK。

2　站用电系统概况

2.1站用电系统正常运行方式

500kV变电站站用电系统正常运行方式如图1所示。1号站用变带站用电系统Ⅰ段母线，2号站用变带站用电系统Ⅱ段母线，站用电系统Ⅰ，Ⅱ段母线均分列运行；0号站用变（一般为外接电源）空载运行，0号站用变低压开关备投站用电系统Ⅰ，Ⅱ段母线。站用变低压开关采用施耐德公司生产的MT16H1型开关，其自带长、短延时过流保护和欠压（失压）脱扣保护功能。

2.2站用电备自投回路设计原理

备用电源自动投入装置（以下简称备自投）是指在工作电源因故障失电被断开后，能自动并且迅速将备用电源投入工作或将用户切换到备用电源上，从而使用户不停电的一种安全自动装置。

500kV变电站站用电系统正常运行方式下备自投回路的设计原理为：当1号（或2号）站用变失电，且0号备用电源低压侧有压、检站用电系统母线无压，自动跳开1号站用变开关1ZK（或2号站用变开关4ZK），若分段开关5ZK在分闸位置，则合上0号站用变次级开关2ZK（或3ZK）。

图1　站用电系统正常运行方式

2.3欠压脱扣器工作原理

欠压（失压）脱扣功能是低压开关带有的一项重要保护功能，由与其同体安装的欠压脱扣器（线圈）实现。GB14048.1—2012《低压开关设备和控制设备第一部分：总则》规定，欠压脱扣器的动作电压为额定电压的35％-70％，零电压（失压）脱扣动作电压是额定电压的10％-35％。

欠压脱扣器安装在低压开关内，与脱扣器衔铁相连的拉杆和开关的脱扣杆之间留有一定的间隙。其工作原理为：当电压正常（85％-110％额定电压）时，欠压脱扣器的衔铁被其铁芯吸住，开关处于运行状态；当线路电压降到欠压整定定值以下时，脱扣器的铁芯电磁吸力减小（吸不住衔铁），衔铁脱开并带动拉杆撞击开关的脱扣杆，使开关跳闸。

3　故障原因分析

该变电站站用变低压开关采用施耐德公司生产的MT16H1型开关，其自带长、短延时过流保护和欠压（失压）脱扣保护功能。运维人员现场检查1，2号站用变低压开关保护面板，发现其长、短延时过流保护动作灯未亮，初步判断可能为欠压（失压）脱扣动作跳闸。

该站用电系统低压开关ZK欠压脱扣整定定值为A相电压的60％，且瞬时动作。欠压脱扣回路如图2所示，其中1MN为瞬时欠压脱扣器（线圈），当回路电压低于欠电压整定值时，1MN瞬时动作，使开关跳闸。

图2　欠压脱扣回路

查阅500kV 4号故障录波器（主要针对2，3号主变三侧相关量进行录波）发现：220kV线路跳闸时，2号主变35kVⅡ母和3号主变35kVⅢ母母线电压有3个周波相电压均下降到正常电压的60％以下。

综合上述分析，本次站用变低压开关跳闸的原因为：220kV线路近区故障导致220kV母线电压下降，2号主变35kVⅡ母和3号主变35kVⅢ母母线电压也同步下降，达到1，2号站用变低压开关1ZK，4ZK欠压脱扣器动作值，欠压脱扣动作导致2低压开关同时跳闸。

4　存在问题及改进措施

4.1存在问题

在变电站中，站用电系统的可靠运行对整个变电站的安全运行至关重要。在变电站的所有事故处理预案中，若站用电系统失电，第一时限就应该恢复站用电系统。上述故障中虽然由于0号站用电系统备自投动作，站用电系统母线只是短时失压，但站内设备均短时失电，需尽快到现场检查主变冷却器系统、站内空调等是否运行正常。这对无人值班模式的应急响应提出了更高的要求，若此时0号站用变检修或站用电系统备自投未动作，则可能会导致站用电系统全停。

4.2改进措施

考虑无人值班的需要，在站用变低压开关欠压脱扣回路增加延时单元，躲过电网电压瞬时波动，从而避免此类跳闸情况发生。目前站用电系统低压开关多采用施耐德公司生产的MT H型开关，内部配有欠压脱扣线圈1MN，当供电电压降至额定电压的35％-70％时，此脱扣线圈引起开关瞬时断开。为了防止瞬时电压下降引起开关误动作，需要1MN动作延时，在1MN外加1个低压延时继电器即可实现该功能，延时可整定为3s。改进后的欠压脱扣回路如图3所示，低压延时继电器与1MN串联，当回路电压低于欠压整定值时，低压延时继电器动作，内部并联电容对1MN放电，使1MN仍然维持吸合状态，3 s后继电器断开1MN回路，1MN欠压脱扣动作跳开开关。

图3　改造后的欠压脱扣回路

参考文献：

1 焦日升，徐庆.大型变电站取消站用变压器低压侧主断路器欠压脱扣器分析［J］.吉林电力，2012，39（2）：36-37，40.

2 梅兴虎.备用电源切换机理及相关问题的研究［D］.南京：东南大学，2009.

3 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB14048.1—2012低压开关设备和控制设备第一部分：总则［S］.北京：中国标准出版社，2013.

4 马宇辉，吴文宣，江道灼.取消低压断路器欠压（失压）脱扣功能的危害及对策［J］.电力系统保护与控制，2007，35（18）：71-74.

5　结束语

通过对一起站用变低压开关欠压脱扣动作原因的分析，提出在欠压脱扣回路增加1个延时单元的改进措施，这可以有效减少站用电母线短时失电情况，保障了无人值守变电站的稳定运行。

收稿日期：2015-12-18。

作者简介：

赖尚峰（1983-），男，工程师，主要从事电网运行维护与管理工作，email：zjsflai@163.com。

姚汉梁（1981-），男，工程师，主要从事电网运行维护与管理工作。

温英才（1987-），男，助理工程师，主要从事电网运行维护与管理工作。

段开元（1985-），男，工程师，主要从事电网运行维护与管理工作。