一起高壓開關柜差動故障跳閘事件分析

杜 琳

（西安市地下鐵道有限責任公司運營分公司，陜西 西安710016）

0 引言

西安地鐵供電系統采用110／35kV兩級電壓集中供電方式，經交流35kV環網電纜與車站變電所環串聯成供電網絡。全線共分為6個分區，其中第三分區包含龍首原、安遠門、北大街3個站，龍首原為首端站，北大街為末端站，采用兩路進線互為備用以保障系統正常供電。中壓35kV環網開關柜采用西門子8DA10系列產品，是地鐵供電系統的核心設備，其運行的好壞直接決定地鐵各車站及列車運行的可靠性。本文通過一起35kV開關柜差動保護動作跳閘事故分析，說明電流互感器二次側開路對設備造成的影響，并提出相應的整改措施，以確保供電系統可靠運行。

1 事件經過

2012年12月24日凌晨，西安地鐵變電專業高試工班在龍首原進行35kV GIS開關柜Ⅱ段及2#動力變預防性試驗時，電調倒閘過程中將龍首原102B分閘后，102A差動保護動作跳閘，導致安遠門、北大街兩站全所失電2h，造成較大影響。

通過現場檢查，判定故障原因為龍首原站35kV GIS開關柜102A電流互感器電流保護回路端子排端子號222的連接片未恢復到位，導致流互B相二次側開路，從而啟動差動保護動作跳閘。

2 故障查找

2.1 差動保護原理及裝置

差動保護是基于比較線路兩側電流的大小和相位，根據“電路中流入節點電流的總和等于0”原理設計的。西安地鐵二號線35kV開關柜進出線采用差動保護裝置為西門子公司的7SD610保護模塊，兩個車站保護裝置之間采用光纖通訊。

2.2 導致差動保護動作的原因

（1）電流互感器故障，二次回路檢測到異常電流信號，導致保護裝置故障跳閘。

（2）區間環網電纜發生短路接地，導致差動保護裝置兩端電流差，從而跳閘。

（3）通信光纖故障，一端保護裝置收不到對側電流信號，導致保護出口跳閘。

（4）保護裝置本體故障導致開關誤動作跳閘。

2.3 故障排查

（1）對光纖回路進行檢查，光纖回路工作正常。

（2）對線路電纜進行巡視檢查，電纜無異常。

（3）保護裝置檢查：

1）保護定值分析：對跳閘龍首原和安遠門數據進行下載和分析，龍首原102A開關B相電流為0，安遠門101A開關B相電流為0.2kA，差流值為0.2kA，通過變比（400／1）換算二次側電流為0.5A，超過7SD610保護差動整定值0.2A。

2）故障波形分析：從跳閘曲線圖（圖1、圖2）可以看出，在2：22：55.085時電流峰值達到200mA，此電流一直持續了85ms，超過保護定值設定的30ms。

圖" 龍首原"!-+故障波形

圖- 安遠門"!"+故障波形

通過以上兩條分析可以看出，該時刻保護裝置檢測到的故障電流和持續時間均大于保護定值，使得保護出口開關跳閘，屬于保護裝置正常動作跳閘，保護裝置工作正常。

（4）電流互感器檢查：故障報文（圖3）顯示龍首原B相電流為0，現場對開關柜電流互感器進行二次校驗，在二次側加量之后，一次側未顯示電流值，可以判定為電流互感器或其接線端子存在故障。

2.4 故障確認

確定故障范圍后，現場對設備進行檢查，發現龍首原35kV開關柜102A電流互感器B相二次側開路（圖4）。

分析可知，當電調倒閘時斷開龍首原102B開關后，安遠門103開關自投，龍首原102A、安遠門101A須同時帶安遠門和北大街全所負荷，且有6臺變壓器同時啟動，電流互感器開路造成龍首原102A保護模塊7SD610未采集到B相電流，導致龍首原站102A與安遠門站101A開關之間差流過大、差動保護動作跳閘，這是造成本次故障的根本原因。

圖* 龍首原故障報文

圖. 龍首原"!-+電流互感器二次側斷開點

3 電流互感器開路危害、原因及防范措施

3.1 電流互感器開路危害

我們知道電力系統一般需要將一次系統的高電壓和大電流換算成低電壓和小電流，其中進行電流轉換的互感器為電流互感器。電流互感器二次側不允許開路，否則會造成很大影響。

（1）電流互感器是一種特殊的變壓器，在二次側開路時，二次側電壓會上升到一次側線圈壓降的很多倍，從而影響二次回路的正常運行，并危及人身安全。

（2）二次側開路會導致繼電保護裝置可能因為沒有電流而不能反應故障，也可能導致保護裝置檢測到異常電流誤動作。

3.2 電流互感器開路原因

電流互感器開路原因是多方面的，一方面可能由于檢修人員工作中的失誤，甩開的線頭忘記恢復而復查時未能及時發現；另一方面，二次線端子接頭壓接不緊，在日常地鐵運營中由于震動等原因松脫，接線端子在運行中發生接觸不良等都可能造成二次回路開路。

3.3 防止電流互感器開路的措施

（1）在進行繼電保護校驗工作時，一定要嚴格執行工作票相關安全措施，工作前要做好事故預想。對斷開的電流端子一定要做好記錄，并按照記錄進行恢復。恢復完后，務必用萬用表檢查其接觸是否良好。

（2）在設備日常巡檢時采用看、聽、聞等多種方式，一般電流互感器二次側開路會伴隨滋滋的電流聲，保護裝置電流一般會顯示異常，且有異常氣味等現象，這些都要求員工提高責任心，在日常巡視中細心、耐心，將故障消滅在萌芽狀態。

4 結語

電流互感器作為線路二次測量的常見設備，其運行的可靠性對供電系統有著直接的影響，對地鐵運營安全有著非常重要的作用。通過本文的分析我們知道作業中在短接和恢復二次回路時，一定要對流互端子多次檢查，確保設備正常，并在日常巡檢中加強檢查，防止由于流互二次側開路導致人員受傷和設備故障的情況發生。

［1］SIEMENS 7SD610保護裝置操作手冊［Z］.

［2］西安地鐵供電系統維修教材［Z］.

［3］變電設備檢修規程（試行）［Z］.

［4］中鐵第一勘察設計院集團有限公司.AC35kV繼電保護整定值通知單 V2.0［Z］.