关于一次母线送电操作断路器合闸失败问题分析及防范措施

关于一次母线送电操作断路器合闸失败问题分析及防范措施

本文结合一起500kV母线由热备用转运行时断路器无法合上的状况，通过事情处理过程、测控装置合闸条件判定原理，分析断路器合闸失败原因，说明目前常用的500kV母线送电操作流程存在的问题，并提出了500kV母线送电操作流程改进建议，防止类似事情再次发生，提高母线送电效率，减少停电时间。

关键字：母线、送电、感应电、检同期、检无压

0.引言

传统的3/2接线方式的500kV母线送电操作，通常会先将每一串的边断路器由冷备用转热备用，此时待送电母线为热备用状态，然后合上其中一串的边断路器对母线进行充电，将母线由热备用转运行，最后依次合上剩下的边断路器完成母线送电操作。本文将引用Y变电站在一次500kVⅠ母线送电操作过程中，母线由热备用转运行时断路器无法合上的事情。指出传统3/2接线方式的500kV母线送电操作流程仍存在的不足，提出改进建议，防止此类事情再次发生，提高母线送电效率，减少停电时间。

1. 送电前一次运行方式

送电操作前500kVⅠ母处冷备用状态，500kVⅡ母运行状态，500kV甲线、乙线、丙线、丁线运行状态，500kV#1、#2、#3主变运行状态，5711、5721、5731、5742、5752断路器处冷备用状态，5712、5713、5003、5722、5732、5743、5753断路器运行状态（500kV主接线方式详见图1）。

图1 500kV主接线图

2.事情经过

2018年03月02日Y变电站值班员根据调度指令将500kVⅠ母由冷备用转运行。操作人员根据往常的操作流程先依次将五个边断路器由冷备用转热备用，即先将500kVⅠ母由冷备用转热备用，然后合上500kV第一串5711断路器对母线充电，将500kVⅠ母由热备用转运行。但是操作合上5711断路器时，5711断路器未动作，后台发出“5711断路器遥控执行失败，无变位信号”、“PT电压太低，同期合失败”等信号。

运行人员立即到现场用万用表测量500kVⅠ母PT同期空气开关二次电压为18.6V左右，随后又到保护小室检查5711断路器测控装置，装置上显示Usa为18.5V，Ua、Ub、Uc为62V左右，测控装置无异常信号。现场运行人员马上打电话联系了自动化专业人员，并将现场检查情况告知专业人士。

3. 合闸失败原因分析

运行人员将现场情况告知测控装置厂家后，厂家答复：当同期电压大于17.32V时，测控装置自动转入检同期判定，但现在Usa与Ua相差太大，又无法满足同期条件，所以合闸操作失败。

该站500kV断路器测控装置为NSD500系列，运行人员立即根据厂家的答复查阅了测控装置的说明书。该装置有自动准同期合闸操作功能，即在开关合闸操作时装置判定合闸条件：（1）计算Us、Ul电压幅值及fs、fl;（2）若Us、Ul两电压至少有一电压小于30%额定值，则执行无压合闸操作;（3）若Us、Ul两电压均大于60%额定值，并且频率不同，则执行同期合闸操作;（4）若Us、Ul两电压均大于60%额定值，并且频率相同，则执行合环合闸操作。如果均不满足以上四个条件，则自动准同期合闸失败。其中Us为A相电压（Ua）幅值，Ul为同期电压（Usa）幅值，Us、Ul的频率分别为fs、fl。

500kVⅠ母送电操作过程中，当母线处于热备用状态时后台显示的感应电压达到了160kV，此时在测控装置上采到的Usa为18.50V，Ua为62V左右，因此不满足上述的无压合闸条件（Us、Ul均大于30%额定值）。但此时的Usa只有18.50V，又无法满足Us、Ul均大于60%额定值的条件，|Us-Ul|<δU（允许合闸电压差）的条件也不满足。所以无法执行上述（3）、（4）条件的合闸操作。由于无压合闸、同期合闸、合环合闸都无法满足，最终导致断路器合闸失败。

图2同期合闸原理图

4. 合闸问题的处理

为使Usa满足合闸条件，现场运行人员讨论后想到了两个方案。方案一：断开Ⅰ母PT同期二次空气开关，使Usa为0V，让测控装置满足检无压条件，顺利合上5711断路器，母线充电完成后再合上同期二次空开，之后继续进行剩下的边断路器合闸操作。但是此方案风险过大，存在忘记合上同期二次空开风险，会导致之后的边断路器非同期合闸。运行人员再三考虑之后，该方案作废。方案二：考虑从降低母线感应电压入手，对以往的母线送电流程进行改进。现场运行人员跟值班调度员说明现场情况后，申请先将500kVⅠ母的边断路器转回冷备用，然后通过依次将每一串的边断路器由冷备用转运行完成母线送电操作。

值班调度员批准后，现场运行人员先将5731断路器转冷备用，此时测控装置上显示Usa为15.5V，满足无压合闸条件，随即运行人员合上5711断路器对母线充电，合闸成功。之后依次合上剩下的边断路器，送电操作顺利完成。

5.传统操作流程存在的不足

这次母线送电问题处理没多久，值班调度员在进行500kVM变电站的母线送电过程中也遇到了类似的问题，断路器合闸失败，一直找不到处理办法，母线迟迟不能送电。当时一筹莫展的值班调度员想起Y变电站接线方式与M变电站相似，便打电话来询问Y变电站运行人员处理方法，Y变电站运行人员将问题

原因以及母线送电操作流程告知了调度员，随后调度员按照Y变电站的操作流程顺利完成了母线送电操作。

短时间内出现了两起相似的母线送电断路器无法合上的问题，可见这个问题不是偶然发生的。按照传统的母线送电操作流程，先将待送电母线每一串的边断路器由冷备用转热备用，再合上其中一串的边断路器对母线充电，这种操作方式极易使母线在热备用状态时存在较高的感应电压，导致测控装置采集到的同期电压Usa既不满足无压条件，又无法满足同期条件，即出现“高不成、低不就”的情况，最终因无法满足合闸条件，断路器合闸失败，延誤母线送电，增加不必要的停电时间。

6.改进建议及防范措施

此次500kVⅠ母送电问题的处理过程，既很好的体现现场运行人员处事不惊、沉着应对问题的能力，又充分展现了运行人员不拘泥于传统，勇于革新的精神。为避免再次发生3/2接线方式下的500kV母线送电操作断路器合闸不成功的情况，Y变电站500kV母线送电操作根据本站母线热备用时感应电压过高的问题，采用将待送电母线每一串的边断路器依次由冷备用转运行的方法完成母线送电操作。通过多次的500kV母线送电操作，证明此操作流程确实可以有效解决3/2接线方式下的500kV母线送电操作，因感应电压问题导致断路器同期合闸失败问题。

7.参考文献

[1] NSD500系列测控装置说明书。