220kV變電站中刀閘接觸缺陷對斷路器保護的影響

張興

摘 要：220 kV變電站作為國家電力系統的核心樞紐，承擔著保障變電站的長期、安全、平穩運行的重任，因此，降低其事故發生率對電力系統的穩定運行有重要的現實意義。以某220 kV變電站中刀閘接觸不良缺陷現象為例，分析了此缺陷對保護裝置的正常運行造成的影響。研究發現，在刀閘接觸不良時易導致斷路器失靈保護和斷路器死區保護無法正確動作，且可能存在安全風險。因此，提出了針對此問題的解決措施，以免此類問題再次發生。

關鍵詞：220 kV變電站；母差保護；零序電流；報警信號

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.131

1 事件概述

2014-10-30，監控員在對某220 kV變電站監控巡視的過程中發現，該變電站3362開關A相遙測值顯示為0，B和C兩相遙測值正常，該間隔無異常遙信光子動作。經運維人員到站檢查發現，變電站綜自后臺3362開關A相遙測值及3362開關PSL632斷路器保護A相采樣值為0，220 kVⅡ母母差保護中3362開關支路A相采樣值也為0，但保護裝置并無告警，裝置運行正常。在通知檢修人員及保護人員到場檢查后確定原因為：3362開關Ⅱ母側33622刀閘A相接觸不良。因此，3362開關A相遙測值及3362開關斷路器保護A相采樣值都為0.

2 保護裝置無異常告警原因分析

2.1 3362開關斷路器保護無異常告警分析

3362開關斷路器保護裝置為國電南自PSL632C斷路器保護裝置，經查閱國電南自PSL632C保護裝置說明書，該裝置邏輯中設置有CT不平衡判據，當無電流突變量滿足啟動條件時，自產零序電流3I0大于零序電流啟動定值3I0set時，20 s后報CT不平衡告警。同時，裝置告警節點閉合，變電站后臺和調控中心監控系統同時報“PSL632C保護裝置異常”信號。經查閱該變電站3362開關PSL632C保護裝置定值得出，該裝置“零序電流啟動定值”為0.2 A，3362電流互感器CT變比為2 500∶1.缺陷發生時，3362開關B和C相電流一次值為63 A、62 A，折算為二次值后為0.025 2 A、0.024 8 A。

2.2 220 kV母差保護無異常告警分析

2.2.1 南瑞繼保RCS915E母差保護

經查閱南瑞繼保RCS915E母差保護說明書可知，該裝置設置有2個TA斷線告警判據，分別為：①任一支路3I0>0.25Iфmax+0.04In時，延時5 s發TA斷線報警信號。該判據可由控制字選擇退出；②差流大于TA斷線整定值IDX，延時5 s發TA斷線報警信號。當滿足上述兩個判據其一時，RCS915E母差保護裝置“TA斷線告警”節點閉合，變電站后臺與調控中心監控系統同時報“RCS915E母差保護CT斷線告警”信號。

2.2.2 南瑞BP-2B母差保護

經查閱南瑞BP-2B母差保護說明書可知，該裝置“TA斷線”判據為母差裝置有差流且有一支路電流Ix大于“TA斷線”告警門坎值Idx。當滿足“TA斷線”判據時，BP-2B母差保護裝置“TA斷線告警”節點閉合，變電站后臺及調控中心監控系統同時報“BP-2B母差保護CT斷線告警”。由于母線保護范圍內并無故障，流入220 kVⅡ母的電流與流出220 kVⅡ母的電流相等，Ⅱ母母差保護中并無差流。此時，不滿足“TA斷線”判據，因此，BP-2B母差保護裝置運行正常且無告警信息。

3 對斷路器失靈保護的影響分析

為了保證在某一開關失靈時能安全、可靠地切除故障，在斷路器保護中配置有斷路器失靈保護。圖1為典型的220 kV變電站中3/2“線線串”接線圖。當L1線路上K1點發生故障時，線路保護應當跳開3312、3310兩個斷路器。如果此時邊斷路器3312失靈時，3312斷路器失靈保護應動作跳開Ⅱ母上連接的所有斷路器。如果在Ⅱ母上K2點發生短路故障，母線保護動作跳開連接于母線的所有斷路器。如果此時3312斷路器失靈，則3312失靈保護應將3310斷路器跳開，同時，發遠方跳閘命令跳開對側3311斷路器，故障點被隔離。對于3310斷路器失靈保護，當線路L1上K1點發生故障時，如果3310斷路器失靈，則3310斷路器失靈保護應動作跳開3311、3312兩個斷路器，同時，發遠方跳閘跳開對側3311、3321斷路器，故障被隔離。

當33122刀閘和33121刀閘A相發生接觸不良的缺陷時，3312電流互感器TA1中會間歇流過電流，所以，3312斷路器保護中A相電流采樣值并不能真實反映一次電流情況，當發生故障時保護將不能快速隔離故障點，具體分析如下：①如圖1所示，如果此時線路L1上K點發生A相接地故障，線路保護應動作跳開3312斷路器3310斷路器。如果此時3312斷路器A相拒動，則需要失靈保護動作去跳開3310斷路器并發遠方跳閘跳開對側3311斷路器。由于33122刀閘接觸不良，此時，3312斷路器保護中可能沒有A相電流的采樣值，無法滿足失靈保護啟動條件，所以，3312斷路器失靈保護無法啟動，失靈保護將不能正確動作，故障點不能被及時隔離。②如圖1所示，當Ⅱ母上K2點發生短路故障時，Ⅱ母母差保護應動作跳開連接在Ⅱ母上的所以斷路器（包括3312斷路器）。如果3312斷路器A相拒動，則需要失靈保護動作去跳開3310斷路器并發遠方跳閘跳開對側3311斷路器。由于33122刀閘接觸不良，此時3312斷路器保護中可能沒有A相電流的采樣值，不滿足失靈保護啟動條件，所以，3312斷路器失靈保護無法啟動，失靈保護將不能正確動作，故障點不能被及時隔離。

4 解決措施

由上述分析可得知，當3/2接線中出現刀閘合閘不到位的情況時，合閘不到位的支路電流互感器中將不會流過電流，這將導致斷路器失靈保護和斷路器死區保護無法正確動作。而由于調控中心監控員對遙測值采取定期巡視的方式，所以，在發生刀閘合閘不到位的情況時，監控員無法及時發現缺陷，進而存在安全風險。為了解決此類問題，本文提出了以下2個解決措施。

4.1 增加低負荷TA斷線判據

由上述分析可得知，由于PSL632C保護裝置TA不平衡判據為自產零序電流3I0大于零序電流啟動定值3I0set，而由于定值整定的零序啟動電流值比較大，所以，無法反映負荷較小的支路刀閘接觸不良的情況。對于此種情況，可以在PSL632C保護裝置中增加低負荷CT斷線判據，當正常運行時線路負荷較低時，可以投入低負荷TA斷線告警控制字，其邏輯如圖2所示。

4.2 調控中心監控系統增加遙測值歸零告警

調控中心D5000監控系統中，只有當遙信變位時告警窗才會有告警信息并伴隨語音告警，而按照國家電網調控中心《調控機構設備集中監視管理規定》的要求，遙測值只需定期巡視即可。所以，當發生刀閘接觸不良時，監控員并不能及時發現缺陷。為了解決此問題，可以在調控中心監控系統中增加遙測值歸零告警。當開關處于合位而無遙測值時，告警窗能夠彈出“XX間隔遙測值歸零”告警，并伴隨有語音提示。

5 結束語

綜上所述，變電站是電力系統的主要組成部分，關系著電力系統的安全、穩定運行。本文探討了一起220 kV變電站因發生刀閘接觸不良而導致PSL632C斷路器保護失靈保護和死區保護無法正確動作的問題，提出了在保護裝置中增加“低負荷TA斷線判據”和調控中心監控系統增加“遙測值歸零告警”的解決措施，使調控中心監控員在線路低負荷運行中可以及時發現刀閘接觸不良的缺陷，并及時將事故的范圍縮至最小，以防對人身和設備造成危害。

參考文獻

[1]陳芳.對220 kV天明變電站一起母線刀閘缺陷的處理及分析[J].企業技術開發旬刊，2014（05）.

[2]楊明喜，王巖.刀閘輔助接點接觸不良的淺入分析[J].神華科技，2015（06）.

〔編輯：張思楠〕