目前，兩個電網(wǎng)的連接通常通過同期裝置操作進行，而智能變電站中通常采用測控裝置中的手動同期功能來實現(xiàn)兩個不同源的系統(tǒng)連接。本文針對新疆電網(wǎng)一起220kV變電站非同期合閘事故發(fā)生原因及暴露的問題，從測控同期裝置手動同期功能、測控裝置相關(guān)電壓二次回路、測控裝置缺陷、運行人員失誤等方面進行深入分析，提出合理的解決方法，為今后變電站同期合閘的安全操作以及類似事故的分析和處理提供參考方法，以防止以后發(fā)生同類問題。

1 手動方式同期合閘功能

1.1 母聯(lián)手動同期合閘的原理

對于母聯(lián)間隔來說，若實現(xiàn)同期合閘功能，則需確定參考電壓及抽取側(cè)（同期側(cè)）電壓取用。發(fā)生事故的智能變電站設(shè)計220kVⅠ母三相電壓為參考電壓，220kVⅡ母為抽取電壓，即同期側(cè)電壓，根據(jù)抽取接用的電壓相別在測控裝置中進行相應(yīng)參數(shù)的整定，事故發(fā)生的智能變電站接取220kVⅡ母A相電壓為抽取電壓。

在同期合閘時，對220kVⅠ、Ⅱ母A相電壓進行電壓、頻率和相位的比較，若滿足測控同期裝置定值中壓差、頻差和角差的要求，則測控裝置合閘開出接點閉合。母聯(lián)斷路器同期合閘示意圖如圖1所示。

1.2 母聯(lián)測控同期方式選擇

該站母聯(lián)測控裝置同期方式的選擇通過3個軟壓板（無檢定、檢無壓、檢同期）實現(xiàn)。同期方式與壓板的對應(yīng)關(guān)系見表1。

圖1 母聯(lián)斷路器同期合閘示意圖

表1 同期方式與壓板對應(yīng)關(guān)系表

當無檢定壓板投入時，不論檢無壓、檢同期壓板是否為投入同期方式，均為不檢定方式；當檢無壓壓板或檢同期壓板投入時，為對應(yīng)檢定方式；當檢無壓和檢同期壓板同時投入時，檢定方式為先檢無壓，檢無壓不滿足時再轉(zhuǎn)為檢同期方式，即轉(zhuǎn)換方式。目前新疆電網(wǎng)無人值守變電站測控同期方式采用轉(zhuǎn)換方式。

2 事故過程及分析

2.1 事故過程

新疆電網(wǎng)220kV變電站Ⅰ母發(fā)生鳥害閃絡(luò)故障，造成220kVⅠ母失壓，220kVⅡ母帶2號主變及低壓負荷及電源形成孤網(wǎng)運行，在恢復(fù)原運行方式、利用220kVⅠ、Ⅱ母聯(lián)斷路器同期合閘時，引起接入該站的某水電站發(fā)生主變差動保護動作跳閘。

通過分析發(fā)現(xiàn)，220kV變電站A變電站手動同期合閘時母線電壓有明顯跌落，如現(xiàn)場錄波圖2所示，而此時該站附近電網(wǎng)未發(fā)生故障以及電網(wǎng)方式變化，同時該站變電站內(nèi)無任何故障，站內(nèi)所有保護均運行，無保護動作事件正常均未動作。

2.2 同期合閘時母線電壓跌落原因分析

該站母聯(lián)測控裝置同期合閘選擇的方式為轉(zhuǎn)換方式，需要滿足一些相關(guān)條件才允許同期，同期時需要滿足的條件有：

圖2 220kV母聯(lián)非同期故障錄波圖

• 1）檢無壓、檢同期壓板同時投入。
• 2）線路電壓、母線電壓均大于對應(yīng)有壓定值。
• 3）兩側(cè)電壓差小于壓差定值（兩側(cè)電壓為非同名相時，程序換算為同名相后計算差值）。
• 4）兩側(cè)相角差小于角差定值（兩側(cè)電壓為非同名相時，程序換算為同名相后計算差值）。
• 5）兩側(cè)頻率差小于頻差定值。
• 6）頻率滑差小于頻率滑差定值。
• 7）合閘角度小于允許合閘角度。

根據(jù)圖2可知，在母聯(lián)斷路器合閘前220kVⅠ母電壓與220kVⅡ母電壓相角差較大，角差范圍為102.59°～103.67°。

同期合閘角度公式：

現(xiàn)場投入檢無壓、檢同期壓板后執(zhí)行的同期邏輯如圖3所示。

根據(jù)圖3及圖2可知，事故發(fā)生時，220kVⅠ、Ⅱ母線電壓均為有壓狀態(tài)，在同期方式為轉(zhuǎn)換方式情況下，現(xiàn)場同期邏輯將按檢同期方式執(zhí)行。根據(jù)現(xiàn)場錄波及合閘時同期合閘角度計算，不符合同期合閘要求，但斷路器卻合閘成功，由此可以判斷220kV母聯(lián)斷路器合閘時為非同期合閘。

圖3 轉(zhuǎn)換方式下同期邏輯執(zhí)行示意圖

2.3 母聯(lián)非同期合閘原因分析

為確認母聯(lián)非同期合閘原因，現(xiàn)場檢驗?zāi)嘎?lián)測控裝置同期功能，功能完好。梳理220kV母聯(lián)測控裝置電壓引入方式時發(fā)現(xiàn)，引入該測控裝置的220kV母線電壓為計量電壓，該電壓引入示意如圖4所示。0.2計量級電壓經(jīng)220kVⅠ、Ⅱ母線電壓匯控柜分別轉(zhuǎn)接至220kVⅠ、Ⅱ母線合并單元和220kV計量電壓并列柜，220kV母聯(lián)測控裝置用的電壓由220kVⅠ、Ⅱ母線合并單元送出，計量屏內(nèi)各220kV間隔電壓由各間隔電壓切換后送至對應(yīng)的電能表。

圖4 母聯(lián)測控電壓引入示意圖

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)在220kVⅠ母跳閘失壓同時220kVⅠ、Ⅱ母線電壓匯控柜內(nèi)計量電壓二次空開跳閘信號，為確認計量電壓二次空開跳閘原因，檢查計量電壓二次回路，發(fā)現(xiàn)計量電壓柜內(nèi)2號主變高壓側(cè)計量電壓切換回路Ⅰ母電壓切換繼電器節(jié)點未復(fù)歸，如圖5所示。

圖5 2號主變高壓側(cè)計量電壓切換回路圖

3 非同期合閘引發(fā)的幾個問題

1）根據(jù)規(guī)程要求，應(yīng)將測控裝置接入0.5級的測量電壓，而該站測控裝置電壓使用計量電壓，違反了規(guī)程要求。

2）站內(nèi)常規(guī)計量電壓切換裝置仍采用雙位置電壓切換繼電器，且未將切換繼電器同時動作告警信號接至后臺告警信號，導(dǎo)致計量電壓二次回路長期并列。

3）現(xiàn)場運維人員在同期合閘操作中存在疏漏，在操作220kV母聯(lián)斷路器同期合閘前，未認真檢查母聯(lián)測控裝置實時同期電壓采樣數(shù)據(jù)，未及時發(fā)現(xiàn)母聯(lián)同期斷路器兩側(cè)均無電壓的異?，F(xiàn)象，導(dǎo)致非同期合閘。

4）測控裝置同期方式設(shè)置的不合理，測控同期裝置在所有同期功能壓板不投入的情況下默認為不檢定方式合閘，易發(fā)生非同期合閘。

5）測控裝置不具備電壓互感器（potential trans- former, PT）斷線閉鎖同期功能，當二次回路無法反映一次設(shè)備電網(wǎng)真實情況時，易導(dǎo)致非同期合閘。

4 解決方法

針對事故發(fā)生的問題應(yīng)采取以下防范措施：

1）應(yīng)對220kV母聯(lián)測控裝置電壓接取進行調(diào)整，調(diào)整為接入0.5級的測量電壓。

2）應(yīng)將計量電壓切換裝置更換為單位置電壓切換，防止發(fā)生二次電壓誤并列，或?qū)⑶袚Q繼電器同時動作告警信號接至后臺告警信號，便于監(jiān)控電壓切換狀態(tài)。

3）應(yīng)完善變電站同期操作流程，編制同期操作票、注意事項及同期合閘前的檢查方法，在同期操作前確認監(jiān)控后臺及測控同期裝置是否異常，當前投入的壓板是否正確。

4）針對所有同期功能壓板不投入的情況下默認為不檢定方式合閘的情況，應(yīng)改進同期方式判別邏輯。改進后同期方式與壓板的對應(yīng)關(guān)系見表2，僅保留表2中4種有效的同期方式，壓板設(shè)置為其他方式時，裝置應(yīng)判別為異常，發(fā)出告警信息并閉鎖同期合閘。

同時，改進檢無壓判別方式，檢無壓方式的雙側(cè)無壓合閘通常用于合空開關(guān)或測試使用，實際運行系統(tǒng)中均采用單側(cè)無壓方式。修改測控裝置邏輯，在裝置中增加“雙側(cè)無壓合閘”控制字定值，在該定值投入時，檢無壓允許雙側(cè)無壓合閘，否則，檢無壓僅允許單側(cè)無壓合閘。

表2 改進后同期方式與壓板對應(yīng)關(guān)系表

5）完善測控裝置PT斷線告警及閉鎖功能，具體修改邏輯為任一相電流大于0.5%In，同時任一相電壓小于30%Un且正序電壓小于70%Un；或者若負序電壓或零序電壓（3U0）大于10%Un，則發(fā)PT斷線，可通過定值投退PT斷線閉鎖檢同期合閘和檢無壓合閘功能。PT斷線告警與復(fù)歸時間統(tǒng)一為10s。本邏輯僅用于判別系統(tǒng)側(cè)三相電壓的PT斷線，不能用于單相抽取電壓PT斷線的判別。

5 結(jié)論

• 1）通過分析二次回路設(shè)備，梳理出測控裝置非同期合閘的原因，給出了回路調(diào)整的方法，為今后此類事故的分析和處理提供了參考依據(jù)。
• 2）通過此次事故，提出了今后變電站測控同期合閘前的注意事項，為減小非同期合閘提供參考方法。
• 3）通過深入分析現(xiàn)有同期裝置原理，提出同期裝置的同期方式、同期判據(jù)等修改方法，為今后同期裝置的原理設(shè)計、驗收試驗和現(xiàn)場維護提供了參考方案。