220kV变电站中刀闸接触缺陷对断路器保护的影响

张 昊

（广东电网有限责任公司河源供电局，517000）

220kV变电站中刀闸接触缺陷对断路器保护的影响

张 昊

（广东电网有限责任公司河源供电局，517000）

以一例220kV变电站中出现的刀闸接触缺陷为背景，分析这种缺陷与断路器保护之间存在的关系。文章发现在刀闸接触存在缺陷期间，失灵保护功能与死区保护功能均无法在断路器中得以正常运行，正确动作失真，如无妥善解决，则可能引发事故的进一步扩大。为解决刀闸接触缺陷问题，本文提出具体解决措施，以杜绝此类问题再次出现。

220kV变电站；刀闸；断路器

0 引言

现阶段，国家电网对220kv变电站均采取了调控中心集中监控的技术，充分体现了我国电力信息化建设的先进性。但是，在无人值守背景下，如果变电站在其运行中出现警告信息采集不全，抑或是断路器保护装置不能真实地体现设备真实异常状态时，就很有可能造成事故进一步发展。本文以220 kV变电站出现的刀闸运行接触不良为例，并分析了此类缺陷对变电站保护装置产生的影响。

1 事件回顾

2015年11月27日，调控中心监控员在对220kV变电站巡视中发现，3362开关A相遥测值显示为O，B，C相遥测信号正常，间隔并没有发生异常遥信光子动作。运维人员到站检查得知，220kv变电站综自系统后台3362开关A相遥测值和3362开关PSL632断路器保护A相采样值为0，Ⅱ母母差保护中3362开关支路A相采样值也为0。然而断路器保护装置没有发出告警，运行正常。在通知检修人员到场检查后明确事故原因为：3362开关Ⅱ母侧33622刀闸A相接触缺陷，因此，3362开关A相遥测值和3362开关断路器保护A相采样值都为0。断路器型号:3AP1FI(母联、201:3AP1FG) ，参数如表1所示。

表1 断路器参数

2 断路器未提示告警成因分析

2.1 3362开关断路器保护无异常分析

3362断路器保护装置选自西门子3AP1FI(母联、201:3AP1FG)，保护逻辑中设计了CT不平衡判定，一旦没有电流突变量达到这个启动条件，则自产零序电流3I0，超过零序电流启动条件的3I0set时，报告CT不平衡告警，同时保护告警节点闭合，220kv变电站后台与调控中心监控系统同时报“3AP1FI断路器保护装置异常”的信号。检查变电站3362开关3AP1FI保护装置定值发现，保护装置“零序电流定值”设置为0.2A，3362电流互感器CT变比为2500/1。出现接触缺陷时，3362开关B，C相电流一次值为63A，62A，折算为二次值后为0.0252A、O.024 8A。因为在保护装置正常运行时，三相电流为正序分布，刀闸接触缺陷时3I0<3I0set，不符合保护逻辑中的CT不平衡判定。因此3AP1FI包装没有告警信号。

2.2 母差保护无异常分析

经查母差保护说明书得知，本变电站装置设置有2个TA断线告警判据，一是任一支路3I0>0.25Iφmax+0.04In时，延时5秒发警告信号。这个标准可以通过保护装置控制字选择退出；二是差流超过TA断线整定值IDX，延时5秒发警告信号。任意满足上述所提判据标准时，变电站后台和调控中心监控系统同时报错。

保护装置“ TA断线”判据母差装置出现差流且支路电流Ix超过“TA断线”而提示告警，在达到了“TA断线”这个条件后，BP-2B母差装置节点闭合，变电站调控中心监控系统报BP-2B母差保护CT断线告警。因为母线保护领域内并没有发生故障，流入及流出220 kV Ⅱ母的电流和流出220 kV II母的电流相等并无差流。因此，不符合“TA断线”判据，BP-2B母差装置运行正常并未提示告警。

3 失灵保护与死区保护分析

3.1 失灵保护

为了能够确保在某开关失灵时可以准确切除故障，断路器应配置失灵保护。如图1所示，如果L1线路中K1出现故障，线路保护则需要避开3312、3310断路器，假如3312失灵，3312断路器失灵保护需要跳开Ⅱ母上连接的全部断路器。如在Ⅱ母上K2点产生短路故障，母线保护跳开连接在母线上的全部断路器。如果此时3312断路器失灵，那么3312失灵保护则需要将3310装置跳开，同时发出远方跳闸命令，跳开对侧3311装置，此时故障点方可被隔离。同样，分析3310断路器失灵保护，如果线路L1中K1点出现故障时，那么这时3310断路器出现失灵，3310断路器失灵保护则需要动作跳开3311、3312断路器，发远方跳闸跳开对侧3311、3321断路器，故障点被隔离。

图1 断路器K1、K2点发送短路

当Ⅱ母上K2点出现故障，Ⅱ母差保护需要跳开连接Ⅱ母全部断路器(包括3312断路器)。如3312 A相拒动，就需要失灵保护动作去跳开3310断路器且发远方跳闸跳开对侧3311断路器。有鉴于33122刀闸接触缺陷，断路器保护中没有A相电流采样值，无法达到触动失灵保护装置，因此3312断路器失灵保护无法执行正确动作，故障点被隔离。

3.2 死区保护

3/2接线中，如断路器和电流互感器间出现短路故障时，通常在保护动作跳开断路器后，故障仍未切除。

如图2所示，线路K3点产生故障，Ⅱ母母差保护动作跳开3312后，故障点未隔离；线路K4点产生故障，L2线路保护动作跳开3310后，故障点未隔离。在这过程中，尽管能够利用断路器失灵保护切除故障，然而其动作延时十分长，因而设计了更为迅速的死区保护。如33121刀闸A相接触缺陷，当K3点发相接地故障，Ⅱ母差保护动作跳开连接于Ⅰ母全部断路器(包括3312)后，此时故障点未隔离，需3312断路器死区保护跳开相连3310断路器并发远方跳闸保护跳开对侧3311。但是鉴于33121刀闸A相接触缺陷，因此断路器死区保护不能收集A相电流，不达到死区保护动作触发条件，故障点未隔离。

4 解决措施

综合上文，如3/2接线中发生刀闸合闸缺陷状况时，支路电流互感器将不会流过电流，这将使得断路器中的失灵保护与死区保护不能执行正确动作。因为调控中心监控对遥测值事实定期巡视形式，因而在出现刀闸缺陷时，无法第一时间察觉缺陷，面临安全事故风险。解决此问题，本文提出两个解决意见。

一是经上文分析提示，因为3AP1FI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，整定值的零序启动电流值较大，故而无法真实地体现小负荷支路刀闸接触缺陷情况。针对此，可在3AP1FI保护装置中增设低负荷CT断线判据，当正常运行（线路负荷较低）时，能够投入低负荷TA断线告警控制字。

二是鉴于调控中心监控系统为基础，当显示遥信变位时，告警窗才会出现告警信息并伴语音告警，依据国家电网调控中心《调控机构设备集中监视管理规定》要求，遥测值只需定期巡视即可。如发生刀闸接触缺陷，监控无法第一时间察觉缺陷。针对此问题，可在调控中心监控系统中增设遥测值归零告警，一旦开关处在合位而没有遥测值时，告警窗弹出“……间隔遥测值归零”告警，并伴语音提示。

5 结束语

综上所述，变电站属于电力系统中的重要构成单元，事关电力系统整体的安全、稳定。本文以一例220 kV变电站因出现刀闸接触缺陷而导致3AP1FI断路器保护失灵保护与死区保护不可正确执行动作问题，提出了在3AP1FI装置中增设低负荷CT断线判据与在调控中心监控系统增加“……间隔遥测值归零”告警的解决办法，旨在可以帮助调控中心监控在线路低负荷运行中能够第一时间观察到刀闸接触缺陷，并第一时间把事故风险降到最低，以防对人身安全与设备安全造成危害。

[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,2014,15(05):61-62.

[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,2015,17(06):124.

[3]国家电力调度通信中心.国家电网继电保护培训教材[M].北京:中国电力出版社,2015.

Influence of contact defects of knife gate in 220kV substation on the protection of circuit breaker

Zhang Hao
（Guangdong Power Supply Bureau of Heyuan Power Grid Co.,Ltd.517000）

The relationship between the protection of circuit breaker and the contact defect of the knife gate in a 220kV substation is analyzed.The article found during the switch contact defects,failure protection function and protection function are not dead in the circuit breaker to the normal operation of the correct action of distortion,if there is no proper solution,to further expand is likely to cause the accident.In order to solve the problem of contact defect of knife gate,this paper puts forward specific measures to prevent such problems from appearing again.

220kV substation;knife switch;circuit breaker

图2 断路器K3、K4点发送短路