一起纵差保护跳闸开入异常分析与处理

许旵鹏，廖叔洋，王 玮，王 浩，张 浩

(国网安徽省电力有限公司检修分公司，安徽 合肥 230000)

0 引言

分相电流差动保护由于动作可靠、原理简单被广泛运用于线路等元件的主保护。本文针对一起500 kV线路故障跳闸，通过分析保护动作和故障录波，查找出该套保护在故障过程中存在跳闸开入异常的情况[1]，在线路检修状态下通过试验查找跳闸位置开入异常的原因并进行处理。

1 事故经过

1.1 故障简述

2019年3月20日13时，某500 kV变电站5323线发生故障，13时5分33秒，5323线发生A相接地故障，5323线第一套分相电流差动保护RCS-931D保护动作跳A，非全相运行后又发生B相接地故障，RCS-931D保护动作三跳。检修人员在对跳闸故障波形进行分析时发现，当500 kV某站5323线线路保护动作跳A后，该线路保护C相跳闸位置由“0”变“1”，与跳开相A的状态不一致，说明RCS-931D外部的三相跳闸位置输入回路存在异常。

2 原因分析

2.1 理论分析

如图1所示，5323线路保护RCS-931D的跳闸位置开入是由5323线路5023开关常闭辅助接点(TWJ)串联5022开关常闭辅助接点(TWJ)接入线路保护的，若线路保护发出任一相跳闸命令而5023、5022开关该相跳开时，5023、5022开关常闭辅助接点闭合，该相跳闸位置开入回路导通，线路保护将收到该相跳闸位置开入。

图1 保护断路器辅助接点接线模拟图

在本次故障过程中保护动作跳A后，如若线路保护按照图纸设计正确接线，则5023、5022开关A相常闭辅助接点闭合，线路保护A相跳闸位置开入回路导通，线路保护收到A相跳闸位置开入，但实际故障录波器显示收到C相跳闸位置开入，这与图纸设计接线方式不同。检修人员判断该套保护跳闸位置开入回路存在接线错误的情况。现场人员通过回路检查及开关实际分合来验证猜想是否正确。

2.2 现场验证

为进行回路检查，现场人员将线路保护开关状态把手由“检修位置”切到“正常”位置(此时开关切换把手六对辅助接点断开，线路保护的跳闸开入是由开关在断开的实际位置形成的)，并进行以下检查步骤：

(1)现场检修人员将线路保护上1D54(TB4-30)、1D55(TB4-28)、1D56(TB4-26)端子上电缆依次解开，线路保护依次显示的是A相、B相、C相跳闸开入由“1”变“0”，该现象与图纸设计一致，说明5023开关常闭辅助接点串联5022开关常闭辅助接点后接入线路保护的回路接线是正确的；

(2)将线路保护上1D106(TB4-36)、1D107(TB4-29)端子上任一电缆解开，线路保护都会显示C相跳闸开入由“1”变为“0”，这与图纸设计是不相符的，因为当解开1D106(TB4-36)、1D107(TB4-29)端子上任一电缆，线路保护A相跳闸开入回路由导通变为断开，此时线路保护A相跳闸位置开入应由“1”变为“0”，而实际显示C相跳闸开入由“1”变为“0”；

根据式(6)可知，天线配置不同，矩阵R具有不同特性.令 ri,j表示矩阵R第i行、第j列个元素，xi表示Xl,s的第i个元素，则利用矩阵R的上三角特性，不同配置下的βi(l,x) 可以简化为如表1所示：

(3)将线路保护上1D108(TB4-34)、1D109(TB4-27)端子上任一电缆解开，线路保护都会显示A相跳闸开入由“1”变为“0”，该现象与图纸设计不符，原理同上；

(4)将线路保护上1D108(TB4-34)、1D109(TB4-27)端子上任一电缆解开，线路保护都会显示B相跳闸开入由“1”变为“0”，该现象与图纸设计不符，原理同上；

(5)用短接线将公共端1D46依次与1D54(TB4-30)、1D55(TB4-28)、1D56(TB4-26)、1D106(TB4-36)、1D107(TB4-29)、1D108(TB4-34)、1D109(TB4-27)、1D108(TB4-34)、1D109(TB4-27)短接，线路保护显示的开入与图纸一致，因此线路保护厂家内部接线是正确的。

综上所述，该变电站线路保护跳闸开入厂家接线正确而外部回路存在接线问题，现场检修人员将检查重点放在外部回路检查上。为近一步验证上述观点，现场人员将5022、5023开关合上，将线路保护上5023开关切换把手打在“开关检修”状态，而5022开关切换把手在“正常状况”。该状态下，5023开关辅助接点将被短接，如图2所示，此时线路保护收到的跳闸位置开入将由5022开关实际位置所决定，当5022开关任一相由合位变为断开位置时，断开的开关常闭辅助接点TWJ将闭合，线路保护应收到该相跳闸位置开入。

图2 5023开关辅助接点短接

在该状态下，现场人员将5022开关A相分开，线路保护显示A相跳闸开入，在线路保护后测量电位时，发现1D54(TB4-30)点电位正常，这与线路开关5022开关 A相跳开时，线路保护A相跳闸开入回路导通时电位一致，进一步验证了线路保护厂家内部接线是正确的。

因为线路保护A相跳闸开入回路导通，在正确接线情况下，该回路上端子电位应一致，但现场对1D107(TB4-29)端子测量电位时，发现该点电位为0，验证了5323线路保护跳闸位置开入回路确实存在接线错误的情况。

现场继续对电缆进行电位测量，发现1D109(TB4-27)电位导通，从设计图纸上可知，1D109(TB4-27)端子为线路保护B相跳闸开入回路中串联端子，当5323线A相跳闸时，B相跳闸开入回路应该是不带电的状态，而1D109(TB4-27)带电，说明线路保护开入回路存在接线错误的情况。

由于开关辅助接点是从开关本体汇控柜引出，于是现场人员前往5022开关汇控柜内检查开关辅助接点通断。现场人员对汇控柜内TB4-29与TB4-30测量通断时，发现这两个接点不导通，而当5022开关A相断开时，根据设计图纸，TB4-30与TB4-29应该导通，现场人员继续进行接点导通测量，发现TB4-30与TB4-27接点导通，说明5022开关本体辅助接点引出时存在接线错误的情况。

为进一步检查5022开关常闭辅助接点在引出过程中有无其他接线错误问题，现场人员依次进行5022开关B相、C相分闸实验后，发现TB4-28与TB4-25、TB4-26与TB4-29互为一对辅助接点。

综上所述，5323线路5022开关辅助接点厂家配线存在错误接线情况，错误接线情况如图3所示。

图3 现场5022开关接点实际位置

由图4可知，厂家在配线时发生错误，导致现场实际接线为TB4-30与TB4-27为A相常闭辅助接点，5022开关B相、C相接线同样错误。在上述错误接线情况下，当5023开关切换把手打在“开关检修”状态，而5022开关切换把手在“正常状况”，5023开关辅助接点被短接时，5022开关A相跳闸，线路保护虽然收到A相跳闸开入，但回路是从1D109到1D54导通导致的。

图4 现场5022开关接点图纸设计与厂家错误接线

在该线路发生故障时，由于该变电站500 kV采用3/2接线，5022开关为完整串的中开关，根据华东电网调度控制中心规定，中开关重合闸停用。当线路发生故障跳A相时，由于5022开关重合闸停用，导致5022开关直接沟通三跳，此时5022开关三相TWJ闭合，此时5022开关A相接线错误，辅助接点TB4-36与TB4-29导通，而5023开关A相跳闸，此时5023开关A相TWJ导通，根据错误接线，TB4-35—TB4-36—TB4-29—TB4-26回路导通，此时线路保护收到C相跳闸位置开入，与故障录波故障波形显示一致。上述过程如图5所示。

图5 现场实际开入回路导通过程

为验证5323第一套线路保护无其他错误接线情况，现场人员将5022开关切换把手打在“开关检修”状态，而5023开关切换把手在“正常状况”，在该状态下对5023开关进行分相断开实验，未发现5023开关辅助接点有错误接线情况。

3 现场处理

在查找出5323线第一套线路保护开入回路错误接线后，现场人员根据设计图纸在5022开关汇控柜内对错误接线进行更改，并在线路检修的情况下，通过5323线路5022开关、5023开关实际位置进行验证。当5022开关、5023开关A相分位时，线路保护显示A相跳闸开入由“0”变“1”，当5022开关、5023开关B相分闸后，线路保护显示B相跳闸开入由“0”变“1”，当5022开关、5023开关C相分闸后，线路保护显示C相跳闸开入由“0”变“1”，异常情况已得到解决。

4 为二次设备检修、基建验收工作提供借鉴

对于分相电流差动保护来说，开关跳闸位置开入对其有重要意义。如果该保护发生本文中的接线错误，当线路发生区内单相故障跳开对应相开关，此时保护收到错误接线相开关跳闸位置开入，而该错误相开关电流仍然存在，对于保护来说会判断该相开关失灵，从而影响母差保护动作行为，造成事故扩大，形成严重后果。此次接线错误由于发生于中开关，中开关重合闸停用，该开关沟通三跳故未造成严重后果。但类似事故应引起注意，在二次设备验收过程中如果此种情况未被发现，在后期运行中对电网设备的安全稳定运行将造成极大的安全隐患。

此次的异常处理对二次设备检修、基建验收有较好的借鉴意义。在检修和验收过程中对保护开入回路进行验证时若采用将边、中断路器断开，在线路保护中检查跳闸开入的方式进行，在外部回路有错误接线的情况下，该方式无法发现此错误，对设备的后期安全稳定运行造成安全隐患。对此，根据此次异常处理情况，总结出可采取以下的方式进行处理。

对边开关、中开关分别进行验证，将整个跳闸开入回路分段进行验证，彻底杜绝某一段回路接线错误而校验和验收过程中无法发现的情况，具体验证方法如下：

(1) 验证边开关跳闸开入回路时，将中开关状态切换把手切至“开关检修”状态，此时中开关跳闸开入回路被短接，此时对边开关进行单相开关分闸操作，当开关单相分位，其余两相合位时，通过量取跳闸开入回路内边开关的断路器辅助接点以及检查线路保护内跳闸开入情况判断边开关跳闸开入回路有无异常；

(2) 验证中开关跳闸开入回路时，将边开关状态切换把手切至“开关检修”状态，此时边开关跳闸开入回路被短接，此时对中开关进行单相开关分闸操作，当开关单相分位，其余两相合位时，通过量取跳闸开入回路内中开关的断路器辅助接点以及检查线路保护内跳闸开入情况判断中开关跳闸开入回路有无异常。

通过以上验证步骤可以检验整个跳闸开入回路的正确性、完整性，杜绝跳闸开入回路存在误接线的情况[2-5]。

5 结语

此次故障中出现的线路保护开入异常是一起典型的接线错误导致保护功能异常的案例。在此次异常处理中发现，在3/2接线系统中，当线路边开关检修、中开关运行时，线路保护A相跳闸，即使在线路保护跳闸开入接线错误的情况下，线路保护仍会收到A相跳闸开入。因此在基建验收及二次检修时，应通过对边、中开关分段量取开关常闭辅助接点通断以及观察线路保护内跳闸开入的方式来判断回路是否正确，而不能直接通过边、中开关线路保护开入显示来判断回路正确与否。本次异常处理对变电二次检修、基建验收等环节有一定的借鉴意义。