变电站二次设备异常处理方案优化

【教学目标】

知识目标:1.了解变电站二次设备正常运行时的运行情况。

2.掌握变电站二次设备出现异常时的异常状态。

3.掌握变电站二次设备异常处理的方法。

能力目标:1.能收集变电站二次设备异常信息,并对信息进行处理。

2.能正确分析变电站二次设备出现异常的原因,且找出异常点。

3.能及时准确地处理好二次设备的异常,尽快恢复二次设备的正常运行。

态度目标:1.具有爱岗敬业、勤奋工作、团结协作的职业道德风尚。

2.能主动学习,在完成任务过程中发现问题、分析问题和解决问题。

3.在严格遵守安全规范的前提下,能与小组成员协作共同完成本学习任务。

【任务描述】

在变电站二次设备在运行中,经常会发生各种类型的异常现象,如果不及时处理,会导致电网稳定破坏和大面积停电事故。 因此,掌握主要二次设备异常处理的基本原则和基本步骤是变电运行人员的一项重要技能。 本任务要求在已学习掌握了二次设备的基本结构、工作原理、运行要求和工作特点的基础上,能够正确分析二次设备出现异常的原因,且找出异常点,并按照规定的处理步骤及时正确地对二次设备各种类型异常进行处理,尽快恢复二次设备的正常运行。

【任务准备】

课前预习相关知识部分。 根据杨高变电站二次设备的运行状况,经讨论制订二次设备出现异常后的处理步骤,并独立回答下列问题。

1.变电站的二次设备包括有哪些?

2.什么是二次回路? 二次回路的作用是什么?

3.在“二次回路及测试”课程中,我们学习了哪些二次回路?

【相关知识】

1.二次回路的运行环境

(1)环境的重要性

保持良好的绝缘水平是所有电气系统的重要问题,使用环境对电气设备的安全运行有着极其重要的影响。 恶劣的使用环境将直接导致电气系统的绝缘水平下降直至破坏造成电气事故。 鉴于二次回路的特殊性和重要性,如果电气二次回路的工作环境不良,造成的后果更严重。

(2)不良环境对电气二次回路的主要危害

不良环境对电气二次回路的主要危害是使二次回路的绝缘水平下降。 由于二次回路电压都在直流220 V、交流380 V 以下,所以采用的元件,例如端子排和继电器的出线端子等,都按此设计,因而绝缘水平并不高。 环境的污染和潮湿极易将它们之间的绝缘击穿,造成重大事故;环境温度高,则可能使电子元件、线圈元件烧毁。

(3)二次回路对使用环境的要求

①对一般的电气二次回路,所处环境的周围的空气温度最高不应超过40 ℃,最低不低于-5 ℃,有特殊要求的按规定执行。

②电气二次回路所处环境周围的湿度以干燥为好。 一般的二次设备和回路,空气的相对湿度在最高环境温度为40 ℃时不超过50%。 在较低的温度下可允许有较高的湿度,对有特殊要求的按规定执行。

③电气二次回路与设备所处的环境应保持清洁,无较严重污染,防止绝缘部分(如继电器的绝缘底座)出现爬电现象。 一般允许的污染等级为3 级以下。

④电气二次回路应远离油、水、化学物质,它们都会对绝缘造成损害,有的化学物质会造成铜导体的腐蚀,严重的甚至能把几平方毫米的铜导线腐蚀断以及将继电器触点腐蚀掉。

⑤设备安装地点的通风条件要好。

2.二次回路的维护要求

①不允许在未停用的保护装置上进行试验和进行其他测试工作,也不允许在保护装置未停用的状态下用保护装置上的试验按钮测试保护。

②维护二次回路和保护装置时,不允许带电焊接线路。

③二次回路不允许直接接地,一旦发现要及时处理。

④定期清扫二次回路,防止因积灰等造成短路。

⑤二次回路一般应在投运的1 ～6 个月后普遍紧固一次各个接线端及安装件的螺丝等,以后应每隔1 ～2 年紧固一次。 特别是采用螺钉连接的熔断器的熔丝,极易发生松动导致接触不良而熔断,要经常检查;对焊接连接处,要检查有无虚焊、脱焊或被腐蚀的情况。

⑥每隔一段时间对继电器和接触器触点进行检查。 有烧灼痕迹的或磨损严重的应修复。 修复时不能使用一般的砂纸,应采用继电器专用的细砂纸或油石。

⑦一般情况下,二次回路的绝缘水平不应低于1 MΩ,任何情况下不能低于0.5 MΩ。

3.二次回路熔断器熔丝的配置

①各级直流回路熔断器配置应合理,上下级熔断器之间要有选择性。 采用统一系列产品的熔断器,一般上一级和下一级熔断体之间的额定电流值必须保持2 ～4 的级差。

②机电设备控制电路,一般无控制变电器的机床回路熔断器熔丝选择6 A。 有控制变压器的变压器二次回路二次侧熔丝电流不能偏大。 因为控制变压器的容量都不大,如果控制变压器二次侧短路,二次侧的熔断器有可能不熔断,起不到保护作用,所以选择2 ～3 A 即可。

③一般控制回路、保护回路的熔断器熔丝选择为6 ～10 A,详细选择应根据计算确定。

④二次回路用熔断器的熔丝熔断电流,一般也可整定在回路最大负荷电流的1.5 ～2 倍。

4.运行监视

①运行设备的各种信号必须良好,特别是熔断器的红绿指示灯十分重要。

②定期检查各回路的熔断器是否良好,对熔断器无信号的更要加强监视。

③定期测试中央信号装置是否处于良好状态。

④按规程的规定定期进行二次设备的巡视检查。 有的项目应每天检查,例如高频保护的通道。

⑤根据《继电保护运行规程》的规定,对某些特殊保护装置的一些参数,例如差动保护电流回路的不平衡数值(差电流或差电压),要定期进行测量。 测量时该套保护要退出运行;测量要使用规定的合格表计。

5.电源系统的维护

①正常运行时操作电源系统电压的波动不应大于5%;事故时操作母线电压应在额定电压的90%以上。 蓄电池的直流操作电源,当失去浮充电后,最大负载下的直流电压不应低于80%额定电压。

②定期用绝缘监测装置检查直流系统的绝缘状况。

③普通铅酸蓄电池的浮充电压一般为2.15 ～2.17 V;阀控蓄电池的浮充电压应控制在2.23 ～2.28 V。 要检查充电电流的大小是否合适。

④普通铅酸蓄电池要注意检查电解液的密度(比重)、液面的高度、电池的温度、室内的温度是否合适。

⑤免维护蓄电池也要定期测量各单体电池的电压。

⑥蓄电池必须注意防火防爆,保持良好的通风。 室温应保持为5 ～35 ℃。

⑦按规定定期对蓄电池进行均衡充电和核对性放电。 新安装的防酸蓄电池,第1 年应每6 个月进行一次核对性放电,以后每1 ～2 年进行一次核对性放电。 阀控蓄电池新安装或大修后进行核对性放电,以后每隔2 ～3 年进行一次核对性放电,运行6 年以后的每年进行一次核对性放电。

6.技术管理

①图纸资料齐全。 必须有设备的控制回路和保护回路、自动装置、信号回路展开图及端子排图。 若无以上资料,将无法进行维护工作。

②保护的整定值和整定值的更改、保护的动作情况、其他二次回路的更改,都应做相关记录,以便于分析故障。

【任务实施】

处理故障如下所述。

(1)异常运行

1)继电保护装置异常

①保护拒动。 设备发生故障后,由于继电保护的原因使断路器不能动作跳闸,称为保护拒动。 拒动的原因如下:

a.继电器故障。

b.保护回路不通,如电流回路开路,保护连接片、断路器辅助触点、继电器触点等接触不良及回路断线。

c.电流互感器变比选择不当,故障时电流互感器严重饱和,不能正确反映故障电流的变化。

d.保护整定值计算及调试中发生错误,造成故障时不能启动。

e.直流系统多点接地,将出口中间继电器或跳闸线圈短路。

②保护装置发生误动作。 保护装置误动作的原因如下:

a.直流系统多点接地,使出口中间继电器或跳闸线圈励磁动作。

b.运行中保护定值变化,使保护失去选择性。

c.保护接线错误,或极性接反。

d.保护整定值或调试不正确,如定值过小,用户负荷增大过多。 对双回路供电线路,若其中一回停电,另一条线路运行,而保护未按规定改大定值等造成误跳闸。

e.保护回路工作的安全措施不当,如未断开应拆开的接线端子或联调连接片,误碰、误触及、误接线等,使断路器误跳闸。

f.电压互感器二次断线,如电压互感器的熔断器熔断,有些断线闭锁不可靠的保护可能误动作,此情况下,一般会有“电压回路断线”信号、电压表指示不正确。

2)自动装置异常

自动装置异常,通常是重合闸拒动,其主要原因如下:

①重合闸失掉电源。

②断路器合闸回路接触不良。

③重合闸装置内部时间继电器或中间继电器线圈断线或接触不良。

④重合闸装置内部电容器或充电回路故障。

⑤重合闸连接片接触不良。(www.xing528.com)

⑥防跳跃中间继电器的动断触点接触不良。

⑦合闸熔断器熔断或合闸接触器损坏。

3)继电保护回路常见异常

①继电器故障,线圈冒烟,回路断线。

②继电器触点粘连分不开或接触不良。

③保护连接片未投、误投、误切。

④继电器触点振动较大或位置不正确。

继电保护回路出现上述异常时应立即停用有关保护及自动装置,并尽快报告调度员及保护专责人员,以便进行处理。

4)指示仪表无指示

指示仪表是运行人员的“眼睛”,如果指示有错误,将会造成运行人员的错误判断。

仪表无指示的原因如下:

①回路断线,接头松动。

②指示电压仪表的熔断器熔断。

③表针卡滞或损坏。

(2)常见故障及处理

1)查找故障

①查找故障的步骤。

a.根据故障现象分析原因。

b.保持原状进行外部检查和观察。

c.检查出故障可能性大的、易出问题、常出问题的部分和元件。

d.用“缩小范围法”缩小范围。

e.查明具体故障点并消除故障。

②查找中的注意事项。 查找二次回路故障时,首先必须遵守行业标准《电业安全工作规程》(发电厂和变电站电气部分)(DL 408—1991)和其他有关规程的规定,其次还应注意以下具体事项:

a.必须按符合实际的图纸进行查找。

b.在电压互感器二次回路上查找故障时,必须考虑对继电保护及自动装置的影响,防止因失去交流电压而使保护误动作。

c.拔直流电源熔断器时,应同时拔掉正负极熔断器,以利于分析查找。

d.带电用表计测量方法查找回路故障时,必须使用高内阻电压表(如万用表),防止误动跳闸,禁止使用灯泡查找故障。

e.防止电流互感器二次开路和电压互感器二次短路及接地。

f.使用的工具应合格且绝缘良好,尽量使必须外露的金属减少(可包绝缘),防止发生接地或短路及人身触电。

g.拆动二次接线端子,应先核对图纸及端子标号,做好记录和明显标记;接线时要核对无误,并检查接触是否良好。

h.不许触动继电器的机械部分,及时恢复站用电。

i.交、直流回路,强、弱电回路不应相混。

二次回路故障查找,重在分析判断,只有正确进行分析判断,才能正确处理,少走弯路。先根据接线情况、故障特征,设备状态及信号等情况分析判断可能出现的故障的范围后,再用正确方法、步骤检查,以缩小范围;检查、测量中根据其结果和现象进行再分析判断,并加以恰当的方法检查测量和其他手段证实判断,从而能准确无误地查出故障点。

2)电压回路故障处理

①交流电压切换故障处理。 当变电站具有两段以上母线,或者电压互感器装在几条高压进线上,在运行上需要将两段电压互感器二次并列运行时,可利用切换电压小母线,通过刀闸开关手动进行。 或者通过由隔离开关或断路器辅助触点控制中间继电器实现自动切换。 目前,大型变电站装有两段母线的,一般在中央信号屏上设有TV 二次切换开关,供同电压等级两组TV 二次并列操作时切换,切换操作后,相应的“电压互感器切换”光字牌应亮,告诉值班员电压切换成功。 如果TV 二次并列后,“电压互感器切换”光字牌不亮(非光字牌本身原因),值班员应立即停止操作,查明原因汇报调度和上级。 其原因如下:

a.母联断路器在分闸位置,或母联断路器在合闸位置,但在非自动状态(控制熔断器取下)。

b.母联断路器的母线侧隔离开关辅助触点接触不良。

c.中央信号控制屏后的相关熔断器熔断。

d.切换继电器的线圈烧坏。

②交流电压回路消失的处理。 距离保护运行中,发出“交流电压消失”的信号时,应立即检查,并汇报调度,若不能复归,应停用距离保护,防止误动。 在正常运行时,发出“交流电压消失”信号的原因如下:

a.隔离开关辅助触点接触不良。

b.母线电压互感器二次或本线电压小开关脱扣。

③直流电压消失的处理。 对整流型距离保护,在运行中,发出“直流电压消失”信号的同时,也发出“振荡闭锁动作”信号。 此时,应查明原因,设法恢复。 原因如下:

a.系统有故障,有负序电流产生,能自行消除。

b.隔离开关触点接触不良。

c.母线TV 二次或本线电压小开关脱扣,应停用距离保护及高频闭锁保护后,试合一次。

d.直流控制电源中断,此现象同时发出“控制回路断线”信号。 应设法恢复电源。

④交流电压回路断线处理。 交流电压回路断线的现象是电压回路断线信号发出、有功及无功表指示不正常、电能表停转或走慢、断线相的电压为下降、其他两相的相电压正常。电压互感器一次侧熔断器熔断时,其现象与此类似,但电压互感器二次侧开口三角形处有较高电压。

这时运行人员首先应停用电压回路断线可能误动的保护及自动装置。 其次,由于电压回路断线而使指示不正确时,应尽可能根据其他仪器的指示,对设备进行监视。 如空气开关跳闸(熔断器熔断),应立即投试一次,若再次跳闸,则二次回路有故障,不得再试投;若空气开关未跳闸(熔断器未熔断),则应查出发生断线的地点,并及时处理。 若一时处理不好,应将该电压回路中的负荷倒至另一电压回路,并停用该电压互感器,并通知继电保护专业人员处理。

⑤交流电压回路短路的处理。 交流电压回路短路查找及处理如下:

a.断开该电压二次回路的所有负荷。 注意退出可能误动的保护。

b.试投空气开关(如断路器)。 试投一次,若再发生故障跳闸,则该短路发生在电压互感器二次侧,应查明故障点,若不能查明时,则将所带二次负荷倒至另一电压互感器二次回路;若空气开关试投后不跳闸,则应逐一地恢复所带负荷,若在恢复过程中遇上故障跳闸,应停用该负荷,然后恢复其他负荷的正常运行,并通知有关人员处理有短路故障的二次负荷回路。

3)交流电流回路故障的处理

交流电流回路的故障一般为开路,其现象是:发出“电流回路断线”信号,电流表指示为零,电流互感器发出“嗡嗡”的声响,导线端子处还有可能出现放电火花。

若是操作二次交流回路引起的开路,应立即将其复原,以消除开路故障。 若不能及时找出开路地点,应立即将开路的那一组电流互感器二次侧短接。 在处理过程中应穿绝缘靴、戴绝缘手套,然后检查开路地点,并予以消除;若不能消除时,应将该回路停用,并通知有关人员处理。 应注意的是,在发生故障时,应先停用可能误动的保护装置及自动装置。

【拓展提高】

1.中央信号装置异常

中央信号装置是监视变电站电气设备运行中是否发生了事故和异常的自动报警装置。当电气设备或系统发生事故或异常时,相应信号装置将会发出各种灯光及音响信号,以使运行值班人员能迅速准确地判断处理。

中央信号装置在运行中异常如下所述。

(1)事故音响信号不响

断路器自动跳闸后,蜂鸣器不能发出音响,其原因如下:

①蜂鸣器损坏。

②冲击继电器发生故障。

③跳闸断路器的事故音响回路发生故障,如信号电源的负极熔断器的触点熔断、控制开关触点接触不良。

④直流母线电压太低。

检查时,首先按事故信号试验按钮,如果喇叭不响,说明信号装置故障,应检查冲击继电器及喇叭是否断线或接触不良,正负电源熔断器是否熔断或接触不良。 按试验按钮时喇叭响,则应检查事故音响信号装置的控制开关与断路器不对应启动回路,该回路包括断路器辅助触点、控制开关辅助触点及电阻等,实践证明。 熔断器熔断或接触不良,控制开关触点接触不良、切换不准确及该继电器线圈断线等原因造成喇叭不响的概率较高,应重点检查。

(2)预告信号不动作

当电力设备发生异常时,相应的预告信号不动作,其原因如下:

①警铃故障。 检查时,按下试验按钮,若警铃不响,说明警铃损坏。

②冲击继电器故障。

③预告信号回路不通。 通常是光字牌中的两个灯泡均已损坏或接触不良、信号电源熔断器接触不良或启动该信号的继电器的触点接触不良等。

检查时,若光字牌信号发出,警铃不响,首先按预告信号试验按钮,若警铃还是不响,说明预告信号装置故障,这时应检查冲击继电器及警铃是否断线或接触不良;按试验按钮后,若警铃响,则应检查光字牌启动回路电流值是否太小,达不到继电器的冲击起动电流值。

(3)信号电源异常

信号电源异常的主要现象及原因如下:

①光字信号与警铃响。 当信号系统发出“事故信号电源熔断器熔断”光字牌信号,并伴随警铃声响时,其原因是事故信号电源回路中的熔断器熔断或接触不良。

②白灯闪光。 中央信号控制屏上的白灯闪光的原因是预告信号电源熔断器熔断或接触不良。

③白灯熄灭。 中央信号控制屏上的白灯熄灭的原因是回路中熔断器熔断或接触不良。

④光字牌起火冒烟。 这种现象,通常原因是电压过高、电流过大、光字牌质量差等。 发生这种现象时,应立刻断开该光字牌的直流电源,然后进行灭火,将其隔离,再恢复直流电源。 注意勿造成直流短路和接地,同时通知继电保护专业人员处理。

2.隔离开关电气闭锁接线的运行监察及异常处理

电磁锁动作不灵活的情况时有发生,尤其是在室外易受风雨侵蚀的地方,在运行中应注意监视其正常状态和外表。 电磁锁钥匙的存放应防止受潮。

当电磁锁操作不能动作时,首先应检查锁的状态是否正常,钥匙是否良好,如无不良,应检查锁的插槽两端是否有电,且电压是否正常。 若无电压则应检查回路的熔断器是否熔断,相应熔断器的辅助触点和连接回路是否导通。 只能在找出并消除故障后,才能进行操作,未经批准,不允许做取消闭锁的解锁操作。