摘要：本文详细描述了一起500kV线路远方跳闸事件的经过、故障信息、动作信息等，并根据跳闸过程与相关信息，对该事件进行了分析，最后得出了事件的原因，并给出了防止该类型事件再次发生的措施，为500kV线路安全稳定运行提供了重要参考。
关键词：500kV线路远方跳闸绝缘监测
一、事件经过
南方电网下属500kV花都变电站（下称花都站）是广东地区外环网枢纽变电站，在南方电网主网架中处于重要的战略位置。花都站与500kV肇庆砚都变电站、500kV博罗变电站、500kV曲江变电站、500kV北郊变电站相接，并全部采用500kV双回线连接。
2016年02月07日10时07分，花都站监控系统报以下信号：
10:07:38.598北花甲线主二四方CSC-103保护远跳开入一动作
10:07:42.544北花甲线主二四方CSC-103保护远跳开入一复归
10:07:43.125北花甲线主二四方CSC-103保护远跳开入一动作
10:08:12.474北花甲线主二四方CSC-103保护远跳开入一复归
现场检查一次设备无异常，5021、5022断路器保护，北花甲线主一集成辅A、主二集成辅B保护无相关的启动和动作报文，故障录波没有启动。仅在北花甲线主二CSC-103AYN保护中有下面四条报文：
2016-02-07 10:15:24.794 远跳开入一
2016-02-07 10:15:24.794 远跳开入一发送
2016-02-07 10:15:29.227 远跳开入一
2016-02-07 10:15:29.227 远跳开入一发送
向调度汇报情况后得知500kV北郊变电站（下称北郊站）500kV北花甲线主二集成辅B保护动作跳开了北花甲线三相开关。
二、北郊站500kV北花甲线保护动作分析
北郊站北花甲线主二保护CSC-103AYN录波如图1所示：
从图1可知，保护动作跳闸前三相电流、电压无异常变化，没有零序电流、零序电压。4ms保护启动，64ms保护收到三相跳闸和永跳命令，100ms左右跳开三相开关。4ms保护有远跳一收信，一直持续到开关三相跳开。没有开关量10说明远跳二没有收信，没有开关量11/12说明对站没有向花都站发出远跳开入信号，有开关量13而没有开关量14说明是远方开入启动跳闸但不是过电压启动远方跳闸[1]。
远方跳闸保护：当线路对端出现线路过电压、断路器失灵等故障时，均可通过通过“远跳开入一”、“远跳开入二”端子发出远跳信号，远跳信号通过光纤通道传至本侧保护装置后，根据收信逻辑和相应的就地判据动作出口，跳开本侧断路器。
远方跳闸保护动作需要满足以下条件：1、在远方跳闸保护的两个通道中，任一通道有“远跳开入”且该通道正常；2、就地判据满足要求；3、经过一定延时；4、“远方跳闸投入”控制字为1。
远方跳闸保护就地判据有电流突变量、零序电流、负序电流、零序电压、负序电压、低电流、分相低有功功率、分相低有功功率因数等，经相应控制字投退。只要满足其中一个就地判据即可。
其中计算低功率因数角是计算相电压和相电流之间角度，并归算到0°~90°。为分相低功率因数，当三相任一相低功率因数连续40ms小于整定值，置低功率因数动作。北郊站保护动作信号中保护启动40ms后发“低功率因数满足”，根据图1北花甲线主二保护录波中A相电压与电流在0时刻初相角相差约100°（可以肯定超过了90°），北郊站为受电端折算为80°，经归算cosφ=cos80°=0.17小于低功率因数定值0.5，是满足低功率因数就地判据的[2]。
装置在双通道工作时，“远跳经故障判据”动作时间为30ms，只有一路远跳开入时再延时30ms动作，因此64ms远跳有判据动作的动作时间也是正确的。
三、低功率因数就地判据原理分析
低功率因数判据的设置主要是反应线路中容性负荷或感性负荷异常增大，无功功率大于有功功率的情况。在线路发生三相短路或单相金属性接地时，可能出现线路的无功功率大于有功功率；或线路发生轻载时，低功率因数就地判据就会满足。
通过查找保护说明书，改造后的CSC-103A中低功率因数判据变为以下两个条件满足一个即可（取“或”）：1、cosφ小于整定值；2、IA<0.04In或UA<2V。从图1的电流有效值IA=0.035A<0.04In，也是满足低功率因数就地判据的。通过日常监盘发现：北花甲线、北花乙线主二保护四方CSC103A在线路轻载时（花都站侧为有功小于30MW，无功功率约为40MW），会频繁报“低功率因数满足动作”，如果此时有远跳开入就会发生线路跳闸。同时刻对比北花甲线主一南自PSL603UWV保护则没有报“低功率因数满足动作”，原因是主一保护的“低功率因数启动”控制字为0。咨询总调保护处李正红得知是由于南自保护低功率因数就地判据有问题，当受电侧功率因数为负时就会一直满足，所以没有投入。
四、花都站500kV北花甲线主二保护远跳开入回路异常分析
运行人员现场检查时发现500kV#1继保室中#3直流馈线屏中绝缘监测仪显示控母二电压异常，其中正向电压76.6V，负向电压-39.0V，电压发生了偏移。负控母二绝缘异常，绝缘电阻仅为102.15kΩ，说明低压直流II段负控母线或支路可能存在直流接地。花都站绝缘监察装置低电压告警值为38.5V，接地电阻告警值为10KΩ，由于均未达到告警值，监控系统中未发出告警信号。
检修人员进站检查后发现：当退出北花甲线主二集成辅B保护投CSC-103AYN发远跳一1LP25压板时，负控母二绝缘即恢复正常。测量1LP25压板电位发现：当压板合上时为悬浮电位，正常应为-55V。因此，将故障定位在北花甲线主二集成辅B保护的远跳开入一回路。
北花甲线主二集成辅B保护远跳开入一的压板回路如图2所示。
通过图2可知：如果有断路器失灵保护动作跳相邻开关，满足失灵保护出口逻辑时，SLJ继电器励磁，失灵节点SLTJ5闭合，远跳开入发信回路导通，55V的正向电压开放，光耦元件将向对站发信。当有+55V电信号送入光电耦合元件的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，三极管导通[3]。一个24V的开关量输入至北花甲线主二保护的光纤接口模块，光纤接口模块用于接收各种保护远跳命令，并将远跳命令通过光纤通道送到对站的光纤接口模块。线路两端都是采用该模块作为光纤通信的接口，一侧经开入1发信，对侧将接收到远跳命令1。
电缆绝缘正常时，用开路电压为500V 的摇表测量的绝缘电阻值应不小于100MΩ.但是检修人员用摇表测试发现21W-725/H917电缆对地绝缘电阻值不稳定，有时为0.4MΩ，有时为无穷大。说明该段电缆绝缘异常，现场使用备用芯“21W-725”替换了原“21W-725/H917”接线，投入1LP25压板后绝缘监测仪中负控母二绝缘异常恢复，低压直流II段母线电压也恢复正常。
为彻底查明故障原因，2月15日将北花甲线主二辅B保护与5022断路器保护退出，对屏间电缆回路以及线路保护远跳开入光耦的动作特性进行检查。
检查发现在5022断路器保护处，“21W-725/H917”电缆接地线焊接位置的内屏蔽层铜线嵌入“21W-725/H917”线芯内，造成“21W-725/H917”对地绝缘降低。同时检查发现“21W-725/H917”线芯绝缘外皮以及相邻线芯绝缘外皮均有烫伤痕迹。照片如图3所示。
由于内屏蔽层通过接地线直接接地，内屏蔽层铜线与线芯发生接触后，导致该线芯绝缘降低。分析原因为施工方（广东火电工程总公司）施工质量不达标、施工工艺不满足规程要求，导致屏蔽层铜线在焊接过程中受热，破坏电缆芯绝缘层，经长期运行逐渐嵌入线芯，最终与线芯发生接触导致线芯绝缘降低。
该段电缆为2015年5月北花甲线线路保护改造时新铺设的电缆，型号为ZR-KVVP2-22(1)-7*2.5mm。投产至今未满一年，北花甲线间隔保护原计划2016年3月开展保护首检。2015年投产前开展验收工作时，对保护屏内新铺设电缆均开展了相关绝缘测试，绝缘检查结果均满足规程要求。根据检查情况，现场将5022断路器保护与北花甲主二保护屏间的电缆编号为“21W-725”的整段电缆进行了更换。更换后开展新电缆绝缘检查，检查结果正常。
检修人员还对远跳光耦开入进行了启动电压测试，试验目的是查证光耦开入的动作电压以及分析回路绝缘降低对该开入的影响。
经试验发现，当保护测试仪输出直流电压达到52V时（万用表实测该输电电压为51.7V），装置即能收到远跳开入一由“分”变位为“合”的开入信号。为进行比对确认，现场对远跳开入一、远跳开入二均进行了试验。试验结果表明远跳开入一、远跳开入二的光耦动作门槛电压均为52V左右，即开入电压仅为开入电源的47%，现场四方保护装置的远跳开入量启动电压未达到南方电网规程规定要求的55%。
由于远跳开入一光耦的动作门槛电压仅为51.7V，光耦元件两端由于承受大于动作门槛的压差而动作。光耦元件的动作区间如图4标红处所示：
五、结论及建议
1、本次保护动作原因为花都站北花甲线主二集成辅B保护远跳开入一电缆绝缘异常，且保护装置光耦元件的动作电压不满足南网标准要求（应大于装置开入电源的55%），导致花都站主二集成辅B保护装置误收远跳开入，向北郊站的北花甲线主二集成辅B保护发送远跳命令[4]。北郊站侧北花甲线主二集成辅B保护在收到花都站侧发出的远方跳闸命令后，由于满足低功率因数的就地判据条件，经延时保护动作出口跳开北花甲线开关。
2、今后在巡视时需加强对绝缘监测装置的检查。花都站绝缘监察装置低电压告警值为38.5V，接地电阻告警值为10KΩ，未达到告警值时没有告警信号上送。但是绝缘异常造成的低压直流母线电压偏移可能导致保护误动和拒动发生。
3、花都站北花甲线主二保护装置中报文时间与监控系统中信号时间不一致是由于北花甲线主二保护装置对时不准造成。花都站花从甲、乙线，北花甲线等四方保护装置对时不准现象一直存在，需要联系厂家尽快解决该问题，防止发生跳闸时影响对事故判断和处理。
4、北花甲、乙线，曲花甲、乙线等保护改造后，站内无厂家和设计院的纸质图纸，电子图纸也不全，要尽快收集这些图纸，方便运行和检修人员查找。
5、运行人员在验收过程中，要加强过程控制，尤其是施工工艺和质量的控制，对于焊接和动火作业要设专人在现场监护。
参考文献
[1]李建基.高压断路器及其应用[M].北京：中国电力出版社．
[2]王伯翰.高压开关机械故障的监测与诊断[J]．高电压技术，1993，19(6) ：30-34．
[3]王智.500kV变电运行的安全管理及管理系统研究[J].无线互联科技,2016（11）.
[4]厉伟群.刍议电力系统500kV变电运行过程中的安全管理[J].电子制作,2016（18）.
作者简介
吴伟锋，男，1989年4月出生，广东茂名人，大学本科学历，助理工程师职称，现于中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局从事变电运行与维护工作。
论文作者:吴伟锋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/3
标签：花甲论文; 功率因数论文; 跳开论文; 判据论文; 动作论文; 电压论文; 线路论文; 《电力设备》2017年第18期论文;