1事故简介
某日,某500kV变电站运行值班人员发现5021间隔B相监控电流显示为零｡检查相关一､二次设备及回路并进行红外测温,均未见异常｡
2现场检查试验情况
2.1停电前检查情况
该变电站500kV设备采用二分之三接线方式,如图1所示｡检查5021间隔监控,显示A相电流为139.18A,B相为0A,C相为111.33A;5022间隔A相电流为206.08A,B相为326.20A,C相为221.19A｡而500kV#2主变高压侧三相电流基本平衡(主变高压侧电流为5021､5022间隔电流之和),A相电流为338.91A,B相为326.20A,C相为331.06A｡核对5021断路器保护､500kV#1母线保护､5021断路器测控装置均显示B相电流值为零,且二次回路检查无异常,故排除二次设备问题｡检查5021开断路器机构,5021-1､5021-2隔离开关及本体均未见异常,红外测温也未见发热问题｡
图1第2串主接线图
2.2试验情况
2.2.1电流互感器试验情况
检查电流互感器,其外观良好,一次引线连接可靠,力矩符合要求;二次引线及接线盒密封良好,无进水受潮痕迹,二次接线柱无放电烧伤痕迹;检查SF6气体压力值为0.45MPa,符合产品技术要求;检测SF6组分,H2S及SO2均为0μL/L,正常;进行变比测试,一次升流25A,测试二次电流为9mA,变比正确(变比为2500/1)｡
2.2.2断路器试验情况
检测断路器,三相SF6组分中H2S及SO2均为0μL/L,正常;三相回路电阻中A相为65.1μΩ,B相为60.3μΩ,C相为60.4μΩ,正常(允许值不大于78μΩ);三相机械特性均正常;检查B相机构及一次接线端子,正常;检查B相行程为212mm(合闸)/210.8mm(分闸),满足厂方(210±4)mm的要求｡
2.2.3隔离开关试验情况
检测5021-1隔离开关回路电阻(分位),A相为319μΩ,B相为315μΩ,正常;检测5021-2刀闸回路电阻(分位),A相为105μΩ,B相为99μΩ,正常;检查5021-1､5021-2隔离开关一次接线端子､软连接､动触头均未见异常｡
3原因分析
3.1检查试验结果分析
分析现场检查､试验结果,判断造成5021间隔B相电流为零的原因为:负荷较轻时,5021-1隔离开关B相动静触头在接触电阻变大情况下,造成3/2接线下的2条支路电阻值不平衡,负荷电流大部分转移至5022间隔支路,导致监控显示5021间隔B相电流为零｡但5021断路器､电流互感器､5021-1及5021-2隔离开关本体均未存在缺陷｡恢复5021断路器运行后,5021间隔B相电流监控显示正确｡
3.2等值模型分析
为了进一步分析电流为零的原因,对第2串设备建立了等值模型,如图2所示｡
图2第2串设备等值模型图
3.2.1基本原则
(1)R1､R2为从负荷Z向电源G看去的等值电阻,实际上应为等值电抗,但为便于分析且主要考虑R1的变化对I1的影响,故忽略电抗｡(2)R1代表5021侧等值电阻,R2表示5022侧等值电阻｡(3)假设电源G､电阻R2､主变高压侧合电流I∑､负荷Z､电压U均为常量｡(4)依据经验,当一次电流I1<20A时,后台监控显示将不准,有可能为零｡
3.2.2模型分析
依据监控信息,异常发生时,A､C相5022侧有I1≈110A､I2≈220A,三相的主变高压侧电流I∑≈330A,由此可推断异常发生前B相也应是相同的比例关系,即I1=1/3I∑｡假设异常前R1=kR2,则I1=UkR2､I∑=(k+1)UkR2｡异常出现时,若I∑=330A且不变,k=2,则R1=2R2｡由于监控无法显示,进一步假设I′1=19A,即I′1=117I∑,则Uk′R2=117·k′+1k′·UR2,推出k′=16､R′=8R,即5021侧电阻增大为原值的8倍｡另外,假设异常发生前R1=100μΩ(厂家要求该值小于150μΩ),则R′1=800μΩ,由此推出发热量Q=I21R1=1102×100,Q′=I'21R′1=202×800(省略单位,仅作比较)｡由于Q′<Q,表明设备连接部分不发热｡
4间隔层保护监控装置功能模型及通信网络研究
介于变电站层与过程层之间的间隔层智能电子设备，围绕保护、控制、测量、参数设置等功能与上下层设备交换信息。间隔层IED的功能模型如图3所示。
图3间隔层IED的功能模型
其信息交换主要包括：向上主动传送报告记录、故障启动/动作、变位、模拟信号量、录波数据等报文，同时接收上层发出的各种控制块的参数设置(例如日志控制、报告控制、GOOSE、GSSE等设置)、开断开关或断路器的控制指令、查询记录(或召唤)、对时等操作请求；向同一个间隔单元或者不同间隔单元的IED发出互锁、报警、故障等信号，进行分布式服务功能调用；向下接收过程层合并单元传来的周期性实时采样信号，将主站控制操作断路器的命令下传给断路器控制器，对合并单元的采样值控制块设置采样值周期、传输方式等参数以改变传输质量。间隔层保护监控设备在功能保持和传统设备一致的基础上，信息的输入输出采用以太网来实现。
之所以采用以太网是因为以太网在长期的发展中技术已相当成熟，其具有良好的开放性、稳定性、易维护性，传输速度快、支持全双工/半双工工作模式，价格低廉等特点，能够为不同厂商的产品提供一个统一的高速数据接口，便于实现变电站智能电子设备的互联和互操作，这些特点符合变电站通信系统数字化、开放化、网络化的发展趋势。下面简单介绍一下以太网的实现思想及工作原理。
5结束语
需要特别说明的是,这种监控电流显示为零的情况只有在负荷较轻且电流能发生转移的接线方式下容易出现(如3/2接线),仅负荷轻但电流不能发生转移的接线方式(如双母线出线)下,监控电流显示为零不易出现,接触电阻变大部位还有可能出现发热的情况｡
参考文献
[1]蓝之达.供用电工程[M].北京:中国电力出版社,1998
[2]唐志平.供配电技术[M].北京:电子工业出版社,2006
[3]陈化钢.电力设备异常运行及事故处理手册[M].北京:中国水利水电出版社,2009