穗东换流站10kV干式变非电量保护误动分析

普新林 王田 李晨 陈勇军 陈文超

摘 要：本文介绍了±800kV穗东换流站10kV干式变非电量保护原理，采用对比分析和试验验证的方法，分析了10kV干式变12B非电量保护异常动作的原因，并结合现场实际提出了整改意见。

关键词：10kV干式变;分接开关;保护误动

引言

特高压换流站用电系统所带负荷包括阀冷系统，站用电系统异常导致阀冷系统失电，情况严重时会导致直流闭锁，因此应高度关注站用电系统运行情况。

1.背景介绍

穗东换流站用电系统简化图如图1所示，35kV#1站用变电源取自站内、110kV#2、#3站用变电源取自站外，正常情况下#1、#2站用变带负荷工作，#3站用变备用。10kV 干式变厂家为广州番禺明珠电器，型号 SCZB10-2000/10.5;分接开关厂家为 MR，型号 AVTⅢ 170D。

在2020年11月13日、17日和30日站用电倒换过程中，断开10kV干式变12B低压侧开关42DL或断开401M和402M联络开关412DL时，干式变12B均报非电量保护2分接开关弧光监视动作，跳开干式变12B高压侧开关022DL，造成干式变12B失电。

查阅图纸及说明书可知干式变12B非电量保护 2取自站用变分接开关内弧光监视单元和卡栓监视系统，现场检查干式变分接开关外观无异常。

2.非电量保护回路分析

干式变非电量保护2用于监视分接开关动作情况，分接开关监视系统包括弧光监视单元和卡栓监视系统，其内部结构分别如图2、图3所示。由保护回路图4分析可知，非电量保护2动作条件有以下两种情况。

2.1 弧光监视单元 F2 监测到电弧而动作

弧光监视系统 F2 和转移开关在同一高度，由弧光传感器监测电弧，一旦监测到电弧触发变压器紧急跳闸，H1灯熄灭。弧光监视单元 F2 监测到电弧时，常闭节点S打开， 监视接触器K13、K14失电，使得 K13、K14 继电器节点 31 、32闭合，使得继电器K29 励磁。无论分接开关是否在档位调节中，弧光监视系统 F2 均起作用，若在调档过程中出现弧光，监视单元会使 K13、K14 失磁，再使K1、K2 失磁，停止分接开关档位调整。弧光监视单元 F2动作后，需要手动复归。

2.2 储能机构卡栓未能卡住而动作

卡栓监视系统 S70 和 S71 通过位置传感器探测储能机构卡栓是否卡住。若储能机构卡栓未能卡住，K13、K14 继电器将失电，使得 K13、K14 继电器节点 31 和 32 闭合，使得继电器 K29 励磁。

正常工作情况下，当分接开关不调档时，电机接触器K1、K2是失磁的，监视接触器K13、K14继电器是励磁的，其常闭接点31、32断开，因而跳闸延时出口继电器K29是失磁的，不会造成保护出口跳闸。

3.跳闸原因分析

在断开10kV干式变12B变低侧开关42DL时，多次出现10kV干式变12B变高侧开关022DL跳闸，现场检查干式变分接开关均未发现弧光监视单元以及卡栓监视系统有异常情况，所以判断为保护误动造成跳闸出口。

10kV干式变12B 分接开关监视系统控制回路电源取自 400V 交流配电屏 21NE14，而配电屏 21NE14 为 12B 的低压侧负荷。

当操作断开12B低压侧断路器42DL时，电机接触器K1、K2失磁，监视接触器K13、K14继电器失磁，因此节点71、72保持常闭，节点31、32保持常闭，跳闸延时出口继电器K29导电回路导通，但是由于没有电源，跳闸延时出口继电器K29失磁，跳闸回路失电，保护更不应该动作。跳闸原因就是继电器K29回路上存在剩余电压。

监视单元保护延时继电器 K29为接通延时动作继电器（ 延时计时内断电则不会励磁），型号：3RP1535-1BW30，动作电压范围为：24～240V（ 50Hz），延时定值出厂设置为 300ms。

对比跳闸时刻5台接于站外电源的干式变所带负荷情况，只有12B所带负荷极1高阀冷却塔在强投运行模式，其他干式变所带冷却塔均在变频模式。正常情况下阀冷却塔在变频运行模式，由于极1高阀冷却塔变频器故障，极1高阀冷却塔在强投状态，相比正常运行方式电流更大。因此猜测跳闸原因是402M所带负荷太大，导致42DL分闸时有电压没有快速下降，大于K29动作电压下限值，使得K29继电器励磁，从而导致跳闸出口。

4.试验分析及结论

在K29继电器两端接入电压录波装置，监测极1高冷却塔在变频运行和强投运行时断开42DL后的波形情况以及022DL跳闸情况。当极1高冷却塔在变频运行模式时，断开42DL，022DL未出现跳闸，重复试验10次，022DL均未跳闸，查看K29两端电压波形，发现电压瞬时下降。将极1高冷却塔恢复强投运行模式，断开42DL，022DL也瞬时跳闸，保护装置均报：非电量保护2动作，查看继电器K29两端电压波形，发现电压曲线缓慢下降，持续时间约两秒。因此可以得出结论，当极1高冷却塔在强投时，402M所带负荷太大，当402M失电时，电压缓慢下降，造成K29继电器励磁导致保护出口跳閘。

5.整改建议

（1）对极1高冷却塔变频器进行维修，恢复正常工作模式，避免在站用电倒换过程中出现负荷电流过大而导致干式变非电量保护动作情况;

（2）干式变保护回路电源取自自身所带母线，当干式变低压侧母线失电时，干式变保护回路失电，失去正常保护功能。建议干式变保护回路电源取用低压直流系统，即使在干式变低压母线失电时，保护仍正常工作。

（3）K29继电器电压动作值偏低、动作延时短，建议适当提高K29继电器动作电压下限值或增加K29继电器的延时定值。

参考文献：

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[2]邓珺.配电变压器常见故障及维护管理研究[J].科技风，2020（04）：185.

[3]王鹏，李飞舟，尚梦涵，付正洲，杜懿，刘洋，张剑鹏.有载调压开关的故障分析[J].集成电路应用，2019，36（01）：90-92.

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，广东 广州 510000）