220kV变电站中刀闸接触缺陷对断路器保护的影响

张兴

摘 要：220 kV变电站作为国家电力系统的核心枢纽，承担着保障变电站的长期、安全、平稳运行的重任，因此，降低其事故发生率对电力系统的稳定运行有重要的现实意义。以某220 kV变电站中刀闸接触不良缺陷现象为例，分析了此缺陷对保护装置的正常运行造成的影响。研究发现，在刀闸接触不良时易导致断路器失灵保护和断路器死区保护无法正确动作，且可能存在安全风险。因此，提出了针对此问题的解决措施，以免此类问题再次发生。

关键词：220 kV变电站；母差保护；零序电流；报警信号

中图分类号：TM63 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.131

1 事件概述

2014-10-30，监控员在对某220 kV变电站监控巡视的过程中发现，该变电站3362开关A相遥测值显示为0，B和C两相遥测值正常，该间隔无异常遥信光子动作。经运维人员到站检查发现，变电站综自后台3362开关A相遥测值及3362开关PSL632断路器保护A相采样值为0，220 kVⅡ母母差保护中3362开关支路A相采样值也为0，但保护装置并无告警，装置运行正常。在通知检修人员及保护人员到场检查后确定原因为：3362开关Ⅱ母侧33622刀闸A相接触不良。因此，3362开关A相遥测值及3362开关断路器保护A相采样值都为0.

2 保护装置无异常告警原因分析

2.1 3362开关断路器保护无异常告警分析

3362开关断路器保护装置为国电南自PSL632C断路器保护装置，经查阅国电南自PSL632C保护装置说明书，该装置逻辑中设置有CT不平衡判据，当无电流突变量满足启动条件时，自产零序电流3I0大于零序电流启动定值3I0set时，20 s后报CT不平衡告警。同时，装置告警节点闭合，变电站后台和调控中心监控系统同时报“PSL632C保护装置异常”信号。经查阅该变电站3362开关PSL632C保护装置定值得出，该装置“零序电流启动定值”为0.2 A，3362电流互感器CT变比为2 500∶1.缺陷发生时，3362开关B和C相电流一次值为63 A、62 A，折算为二次值后为0.025 2 A、0.024 8 A。

2.2 220 kV母差保护无异常告警分析

2.2.1 南瑞继保RCS915E母差保护

经查阅南瑞继保RCS915E母差保护说明书可知，该装置设置有2个TA断线告警判据，分别为：①任一支路3I0>0.25Iфmax+0.04In时，延时5 s发TA断线报警信号。该判据可由控制字选择退出；②差流大于TA断线整定值IDX，延时5 s发TA断线报警信号。当满足上述两个判据其一时，RCS915E母差保护装置“TA断线告警”节点闭合，变电站后台与调控中心监控系统同时报“RCS915E母差保护CT断线告警”信号。

2.2.2 南瑞BP-2B母差保护

经查阅南瑞BP-2B母差保护说明书可知，该装置“TA断线”判据为母差装置有差流且有一支路电流Ix大于“TA断线”告警门坎值Idx。当满足“TA断线”判据时，BP-2B母差保护装置“TA断线告警”节点闭合，变电站后台及调控中心监控系统同时报“BP-2B母差保护CT断线告警”。由于母线保护范围内并无故障，流入220 kVⅡ母的电流与流出220 kVⅡ母的电流相等，Ⅱ母母差保护中并无差流。此时，不满足“TA断线”判据，因此，BP-2B母差保护装置运行正常且无告警信息。

3 对断路器失灵保护的影响分析

为了保证在某一开关失灵时能安全、可靠地切除故障，在断路器保护中配置有断路器失灵保护。图1为典型的220 kV变电站中3/2“线线串”接线图。当L1线路上K1点发生故障时，线路保护应当跳开3312、3310两个断路器。如果此时边断路器3312失灵时，3312断路器失灵保护应动作跳开Ⅱ母上连接的所有断路器。如果在Ⅱ母上K2点发生短路故障，母线保护动作跳开连接于母线的所有断路器。如果此时3312断路器失灵，则3312失灵保护应将3310断路器跳开，同时，发远方跳闸命令跳开对侧3311断路器，故障点被隔离。对于3310断路器失灵保护，当线路L1上K1点发生故障时，如果3310断路器失灵，则3310断路器失灵保护应动作跳开3311、3312两个断路器，同时，发远方跳闸跳开对侧3311、3321断路器，故障被隔离。

当33122刀闸和33121刀闸A相发生接触不良的缺陷时，3312电流互感器TA1中会间歇流过电流，所以，3312断路器保护中A相电流采样值并不能真实反映一次电流情况，当发生故障时保护将不能快速隔离故障点，具体分析如下：①如图1所示，如果此时线路L1上K点发生A相接地故障，线路保护应动作跳开3312断路器3310断路器。如果此时3312断路器A相拒动，则需要失灵保护动作去跳开3310断路器并发远方跳闸跳开对侧3311断路器。由于33122刀闸接触不良，此时，3312断路器保护中可能没有A相电流的采样值，无法满足失灵保护启动条件，所以，3312断路器失灵保护无法启动，失灵保护将不能正确动作，故障点不能被及时隔离。②如图1所示，当Ⅱ母上K2点发生短路故障时，Ⅱ母母差保护应动作跳开连接在Ⅱ母上的所以断路器（包括3312断路器）。如果3312断路器A相拒动，则需要失灵保护动作去跳开3310断路器并发远方跳闸跳开对侧3311断路器。由于33122刀闸接触不良，此时3312断路器保护中可能没有A相电流的采样值，不满足失灵保护启动条件，所以，3312断路器失灵保护无法启动，失灵保护将不能正确动作，故障点不能被及时隔离。

4 解决措施

由上述分析可得知，当3/2接线中出现刀闸合闸不到位的情况时，合闸不到位的支路电流互感器中将不会流过电流，这将导致断路器失灵保护和断路器死区保护无法正确动作。而由于调控中心监控员对遥测值采取定期巡视的方式，所以，在发生刀闸合闸不到位的情况时，监控员无法及时发现缺陷，进而存在安全风险。为了解决此类问题，本文提出了以下2个解决措施。

4.1 增加低负荷TA断线判据

由上述分析可得知，由于PSL632C保护装置TA不平衡判据为自产零序电流3I0大于零序电流启动定值3I0set，而由于定值整定的零序启动电流值比较大，所以，无法反映负荷较小的支路刀闸接触不良的情况。对于此种情况，可以在PSL632C保护装置中增加低负荷CT断线判据，当正常运行时线路负荷较低时，可以投入低负荷TA断线告警控制字，其逻辑如图2所示。

4.2 调控中心监控系统增加遥测值归零告警

调控中心D5000监控系统中，只有当遥信变位时告警窗才会有告警信息并伴随语音告警，而按照国家电网调控中心《调控机构设备集中监视管理规定》的要求，遥测值只需定期巡视即可。所以，当发生刀闸接触不良时，监控员并不能及时发现缺陷。为了解决此问题，可以在调控中心监控系统中增加遥测值归零告警。当开关处于合位而无遥测值时，告警窗能够弹出“XX间隔遥测值归零”告警，并伴随有语音提示。

5 结束语

综上所述，变电站是电力系统的主要组成部分，关系着电力系统的安全、稳定运行。本文探讨了一起220 kV变电站因发生刀闸接触不良而导致PSL632C断路器保护失灵保护和死区保护无法正确动作的问题，提出了在保护装置中增加“低负荷TA断线判据”和调控中心监控系统增加“遥测值归零告警”的解决措施，使调控中心监控员在线路低负荷运行中可以及时发现刀闸接触不良的缺陷，并及时将事故的范围缩至最小，以防对人身和设备造成危害。

参考文献

[1]陈芳.对220 kV天明变电站一起母线刀闸缺陷的处理及分析[J].企业技术开发旬刊，2014（05）.

[2]杨明喜，王岩.刀闸辅助接点接触不良的浅入分析[J].神华科技，2015（06）.

〔编辑：张思楠〕