一起220kV变电站全站失压事故的分析及预防措施

冯 顺 焦海龙

220kV变电站是地区电网中的重要站点，220kV变电站的安全稳定运行对地区电网供电可靠性具有较大影响。本文介绍了220kV JC变电站一起由于母线隔离开关辅助接点切换不到位导致 220kV母线PT二次失压，致使220kV备自投装置误动作，最终导致220kV变电站全站失压的事故。分析了事故全站失压的原因，并提出了事故预防措施。

1 事故过程

某日，220kV JC变电站计划开展220kV 2502线路2502断路器Ⅱ母侧隔离开关大修，220kV部分主接线示意图如图1所示。事故前220kV 2501断路器热备用于 220kV Ⅰ段母线，220kV 2502断路器处于检修状态。运行人员将220kV Ⅱ母负荷转移到220kV Ⅰ母线后，9∶47调度下令断开220kV母联2102断路器，220kV母线进线备自投动作跳开220kV 2504断路器、2503断路器，出口合2501断路器，接着2501线路双套保护距离手合加速动作跳开2501断路器，导致220kV变电站220kV进线均断开，220kV JC变电站全站失压。动作时序图如图2所示。

图1 JC变电站220kV主接线示意图

图2 保护动作时序图

2 事故分析

2.1 PT二次空开跳闸原因分析

运行人员遥控断开220kV母联2102断路器，220kV Ⅱ段母线处于停电状态，并列柜电压监视继电器返回，而此时后台报220kV PT并列装置Ⅰ母、Ⅱ母失压信号。从故障录波图（如图3所示）中看出，2102断路器在波形标尺位置处于分闸位置，此时 220kV Ⅰ、Ⅱ段母线 PT二次电压均降低至50%UN左右且二者波形完全一致，220kV Ⅱ段母线PT二次仍有电压（Ⅱ母一次设备已经停电），可推断Ⅰ、Ⅱ母PT二次侧出现并列运行，波形显示6s后Ⅰ母空开跳闸，故障录波图如图4所示。

图3 2102断路器断开PT二次电压波形图

图4 Ⅰ母PT保护电压空开跳闸时刻图

现场检查发现，现场运行人员将2504线路2504断路器由 220kV Ⅱ段母线倒闸由Ⅰ段母线运行时2504断路器Ⅱ母侧隔离开关辅助接点因刀闸转换开关未变位，致使Ⅱ母电压切换继电器未复归，保持动作状态，而此时2504断路器Ⅰ母隔离开关已合闸且辅助接点转换到位，Ⅰ母电压切换继电器动作，形成Ⅰ、Ⅱ母电压切换继电器同时动作，将Ⅰ、Ⅱ母二次电压并列，电压切换回路如图5所示。

图5 电压切换回路

由图5原理图可知，1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7同时动作，其继电器辅助接点均闭合，导致Ⅰ母二次电压向Ⅱ母 PT反充电，电压互感器变比为 2200/1，停电的一次阻抗虽然较大，但等效到二次侧变为一次侧的（1/2200）2，等效阻抗将变得很小，其后果会造成二次回路流过大电流，造成空开跳闸。现场PT保护空开型号为B6，空开的动作特性为反时限，即电流越大，动作时间越短，虽然现场无二次反充电时空开电流数据，但是从故障录波来看，空开6s左右跳闸是符合空开动作特性的。

2.2 220kV备自投动作行为分析

JC变电站备自投装置为四方CSC-246A装置。JC变变电站进线/母联备自投的动作判据及逻辑为：当母线电压低于母线无压判据定值，主供线路电流小于无流判据定值，且备供线路/备用母线的电压大于备供线路或备用母线有压判据定值时，备自投经延时T1动作跳开主供线路断路器，后再经延时T2合上备供线路或母联断路器，其示意逻辑图如图 6所示。

图6 JC变电站备自投动作逻辑

事故前JC变电站备自投状态为功能正确投入，因2502线路2502断路器检修，备自投装置当时状态为：2502断路器相关出口连接片退出，2502断路器检修状态投入，其余三回220kV线路备自投功能正常投入。

220kV Ⅰ段母线PT二次保护电压空开跳闸后，220kV Ⅰ、Ⅱ段母线二次电压失压，220kV备自投装置进入备自投判断逻辑，因满足其动作条件：①220kV Ⅰ、Ⅱ段母线二次电压失压；②备自投有流判据满足动作条件（该备自投装置有流闭锁定值为0.5A，故障录波测得2504断路器、2503断路器流过最大二次电流为 0.2A，达到有流闭锁定值），220kV备用电源自投装置经过定值延时1506ms（装置内延时跳闸定值为 1.5s）后出口跳开主供线路2504断路器、2503断路器，后经定值延时3050ms（装置内延时合闸定值为 3s）出口合上备用 2501断路器。2501线路保护因距离手合加速动作跳开2501断路器。

2.3 2501线路距离手合加速跳闸分析

2501线路保护型号为CSC-103B和CSC-103BN。其距离手合加速需满足以下条件：

1）电流突变量起动。

2）加速距离段测量阻抗满足接地或相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段其中一段定值。

3）手动合闸加速动作。若三相开关跳位 10S后又有电流突变量起动，则判为手动合闸，投入手合加速动能，PT断线不闭锁手动合闸加速。

220kV备自投装置出口合 2501断路器，2501断路器合上后因220kV Ⅰ段母线PT二次保护电压失压，且电流有非常大突变（从0到负荷电流，且对主变进行充电产生励磁涌流，电流为负荷电流和励磁涌流叠加），使得测量阻抗很小，同时满足手合加速动作条件，距离手合加速动作，线路保护出口永跳2501断路器。

3 预防措施

3.1 PT二次空开跳闸预防措施

电压切换回路采用双位置起动方式的优点是当隔离开关辅助接点接触不良，保护不失去交流电压。但是一个严重的缺陷是倒闸操作时，如隔离开关动合触点打开，动断触点未闭合时，Ⅰ、Ⅱ母的二次交流电压会同时接通，造成空开跳闸或者继电器触点烧毁。国家电网企业标 Q/GDW-1161—2014《线路保护及辅助装置标准化设计规范》中明确规定电压切换回路中隔离开关辅助接点采用单位置输入方式预防此类事故。JC变电站电压切换回路隔离开关辅助接点采用双位置输入方式是造成 PT二次空开跳闸的根本原因，应对切换回路进行改造。

3.2 220kV备自投动作行为预防措施

按照JC变电站备自投动作逻辑，当线路在轻载运行时（负荷电流小于备自投装置整定的无流定值），如果发生母线PT异常失压，备自投就会动作出口，即在目前的备自投在特殊运行情况下防 PT异常失压后误动作的措施不足。

经分析，可通过增加主供线路电压和开关位置的判别措施来解决当前备自投存在的上述问题。优化后的动作判据有两种：

1）当母线电压低于母线无压判据定值，主供线路电流小于无流判据定值，备供线路/备用母线电压大于备线/备用母线有压判据定值，主供线路开关在合位且线路无压时，备自投经延时T1动作跳开主供线路开关，后再经延时 T2合上备供线路或母联开关。

2）当母线电压低于母线无压判据定值，主供线路电流小于无流判据定值，备供线路/备用母线电压大于备线/备用母线有压判据定值，且主供线路开关在分位时，备自投经延时T1动作跳开主供线路开关，后再经延时T2合上备供线路/母联开关。优化后的动作逻辑图如图7所示。

图7 优化后的备自投动作逻辑图

4 结论

JC变电站全站失压的原因在于，电压切换回路采用了隔离开关双位置输入方式，导致二次反充电PT空开跳闸及备自投防PT异常失压后误动措施不足。通过采用切换回路的改造及优化后的备自投动作逻辑，可以有效避免类似事故的发生。

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