某330kV变电站5号电容器保护拒动原因的分析及处理

某330kV变电站5号电容器保护拒动原因的分析及处理

蒙飞常鹏

（国网宁夏电力有限公司调度控制中心宁夏银川750001）

摘要：为提高监控人员电力系统事故分析能力，实时掌握继电保护装置的工作状态，本论文通过对宁夏电网某330kV变电站5号电容器保护拒动进行详细的分析，最后提出事故整改措施及事故预案，从而达到提高电力系统继电保护安全稳定运行的目的，通过实际运行发现，该论文提出的处理措施能够有效的解决上述问题，保证电力系统的安全稳定运行。

关键词：保护动作；不平衡保护；开关拒动；延时展宽

引言

电容器是保证电力系统安全稳定运行的主要元件之一，其作用是为电力系统提高足够的无功功率，从而改变电网的电压质量和功率传送能力，电容器保护发生误动或者拒动，都会对电网产生影响，如果发生误动，将会造成电网无功功率不足，系统电压随着下降。如果发生拒动，将会造成电网无功功率过剩，系统电压随着上升，进一步造成电力设备的绝缘能力下降，从而影响电力系统的安全稳定运行。本次事故中，电容器不平衡保护正确动作，但断路器发生拒动，现场检查原因为保护出口继电器未出口时电压返回，通过本次事故反应出5号电容器保护装置运行不可靠，不能满足继电保护快速性和可靠性的要求。

1事故现经过

2018-10-116：41：36：10区调监控系统报某330kV变电站5号电容器352NSR632RF保护装置出口；

2018-10-116：41：36：10区调监控系统报某330kV变电站5号电容器352事故总；

经监控人员检查发现，监控系统显示5号电容器352开关在合位，三相电压、电流、无功功率均显示正确，未发现异常信号；

2018-10-116：41：37：00监控人员通知某330kV变电站现场运维人员，告知相关信息以及异常现象，汇报相关调度以及专业管理处室；

2018-10-117：05：31：00现场运行人员检查5号电容器组无异常现象，电容器保护装置动作，报文显示不平衡电压保护动作出口，动作电压为6.73V，出口时间为0.21s，跳闸灯亮，断路器合位灯亮；

2018-10-117：15：12：00调度人员下令352开关以及5号电容器由运行转检修，监控操作将352开关遥控分闸，退出电容器保护；

2018年10月2日，变电二次运检中心变电二次运检三班检修人员以及设备厂家至现场检查。

2原因分析

2.1不平衡电压保护原理[1，2]

图1：电容器不平衡电压保护原理接线图

从图1可以分析不平电压保护的基本原理，由于三相电压互感器的变比为35kV/100V，所以A、B、C三相的二次侧电压值为100V，相序为正序，正常情况下三相电压电压之和为零，A632与N632之间的电压为0V，当电容器内部发生故障时，A632与N632之间的电压不再为0V，当不平衡电压大于保护的动作定值时，不平衡电压保护出口，具体数值如图2向量图所示。

图2：三相电压向量图

2.2电容器保护未出口原因

通过保护人员的现场实验结果显示发现，5号电容器保护装置采集到的故障模拟量，即不平衡电压值保持持续时间需大于装置自身逻辑判断至出口回路的总时间，否则装置不予出口。经询问南瑞科技厂家研发后，厂家回复：中卫330kV站内NSR623RF电容器保护已在现场运行多年。经与我公司研发人员核实现场程序版本及异常现象后确认：NSR623RF电容器保护V5.43版本的跳闸出口由故障量保持（例如差压定值2V，若差压小于2V则处口命令立即收回），当保护装置判断满足跳闸条件，则报出跳闸报告、点亮跳闸指示灯并发出出口电平至断路器出口回路，出口电平发至出口回路后，出口动作过程如下：

1）先驱动启动继电器开放出口正电源；

2）再驱动出口继电器，导通跳闸回路；

3）在驱动跳闸保持继电器，完成跳闸回路的保持导通；

以上三级动作逻辑在程序执行的过程中为串行关系，每个过程中的继电器从加压到接点输出都需要5-10ms，即三级动作之间需要5-10ms的时间差，当所有保护判断的跳闸条件满足后，在15-30ms内返回，则会出现装置跳闸灯点亮，跳闸报文报出，而断路器实际没有跳开的情况。通过故障量保持出口输出的方案是考虑到若故障消失，则可以不继续输出跳闸出口，对减少断路器不必要的动作有一定意义，但容易引起故障分析歧义。经现场实际加入模拟量测试装置跳闸过程，并反复多次实验，该保护装置在收到故障量后0.215秒正确可靠出口跳闸断路器，跳闸灯点亮，断路器出口跳闸。当装置加入故障模拟量0.21秒时，该保护装置不可靠出口，保护装置跳闸灯点亮，不出口跳闸断路器。现场经实验结果显示发现：该保护装置采集到的故障模拟量，保持持续时间需大于装置自身逻辑判断至出口回路的总时间，否则装置不予出口。

2.3事故总信号动作原因

事故总信号一般为断路器合后位置继电器与断路器跳闸位置继电器常开节点串联而成，只有当遥控或者手动合闸后非人为跳闸才会出现该信号，但在故障过程中，断路器未跳闸，说明断路器的跳闸位置继电器不会动作，因此可以判断事故总信号为误发信号。通过保护人员检查，本装置的事故总信号关联了保护动作、保护出口等信号，当保护动作时，启动该信号。

3事故处理

与厂家核实发现，且此装置为早期产品，保护功能配置时未考虑到这种极端情况的发生。因此，为了避免上述故障的再次发生，检修公司、继电保护专业管理处室与设备厂家进行沟通，对该装置的程序进行升级，在原有的基础上加入跳闸展宽延时出口的功能，主要的原理[3]如图3所示：

图3：不平衡电压保护出口展宽逻辑

确定好方案后，设备厂家已经于10月8日在本厂进行保护程序升级拷机试验，并测试正确后于10月9日下午16时寄出插件，检修公司于10月10日完成5号电容器CPU插件更换及保护传动试验和一次设备试验工作，试验正常投入运行，截止目前，5号电容器运行正常，未出现其他任何异常现象。事故总信号也通过相应的缺陷流程进行整改，整改后未出现同样问题。

4结论

此次事故由于是电容器外部的瞬时性故障，并未造成严重后果，但暴露出的问题是保护装置的可靠性存在问题，通过对本次事故发生经过以及分析处理过程的分析，达到防止事故再次发生的目的，因此，本论文可以总结为一下几点：

（1）本事故为实际案例，通过对事故的分析，确定该问题是否为家族型缺陷，是否需要对宁夏电网内同样的产品进行整体检验和升级。

（2）升级后的产品更加灵敏的反应出上述极端故障，有效提高继电保护的快速性。

（3）为今后同类故障情况下继电保护拒动提供分析依据，同时针对本次事故，提出预防措施。

参考文献：

［1］张保会.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2009.

［2］国家电网公司.继电保护培训教材下[M].北京：中国电力出版社，2009.

［3］何家礼，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2004.