110 kV某變電站10 kV 1M母線速斷保護動作分析與處理

陳淑芬

摘 要：分析了110 kV某變電站10 kV 1M母線速斷保護動作，跳開#1主變10 kV側501開關，同時，閉鎖10 kV母聯500開關備自投，引發10 kV 1M母線失壓事故，然后根據設備的現場實際情況推理出各種可能的故障原因，并提出相應的處理措施。

關鍵詞：母線速斷；母線失壓；110 kV變電站；開關備自投

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.146

1 事件現象

2016-05-02T19：53，110 kV某變電站10 kV 1M母線速斷保護動作，#1主變10 kV側501開關跳閘，同時，閉鎖10 kV母聯500開關備自投，造成10 kV 1M母線失壓，巡維中心值班員到達現場檢查10 kV1M母線無異常，10 kV F7某某線保護裝置的動作燈亮，707開關在合閘位置，其他保護裝置無異常信號。

2 技術分析

10 kV母線快速保護不是單獨的保護裝置，它由動作元件和閉鎖元件兩部分組成，即嵌入在主變變低后備保護裝置中的動作元件和嵌入在10 kV間隔（包括10 kV饋線、站用變、接地變、電容器等，下同）保護裝置中的閉鎖元件組成。10 kV母線快速保護典型邏輯關系如圖1所示。

由圖1可知，動作元件反應流經主變變低開關的電流增大，當10 kV母線上發生任何相間短路的情況時，都能夠反應。閉鎖元件反應10 kV間隔電流增大，當10 kV間隔發生任何相間短路時，閉鎖元件瞬時動作，發出閉鎖信號。該信號被瞬時傳送到變低后備保護裝置中10 kV母線快速保護的邏輯回路中，以閉鎖10 kV母線快速保護。

在10 kV母線快速保護功能設置為投入、10 kV分段開關處于分閘位置、無10 kV母線快速保護閉鎖信號輸入的情況下，如果發生10 kV母線故障，10 kV母線快速保護的動作元件動作，10 kV母線快速保護經延時T1跳開主變變低開關，同時，閉鎖10 kV備自投。

當10 kV間隔保護范圍內故障或10 kV分段開關在合閘位置時，閉鎖元件瞬時發出閉鎖信號，并傳送至主變變低后備保護裝置，閉鎖10 kV母線快速保護。

110 kV某變電站10 kV母線快速保護與各10 kV間隔單元閉鎖元件之間的閉鎖信號傳送遞，采用硬接點方式，即將所有10 kV間隔單元保護裝置中的閉鎖元件瞬時動作出口接點并聯，接入主變變低后備保護裝置的10 kV母線快速保護閉鎖開入回路，以閉鎖變低后備保護裝置中的10 kV母線快速保護。

2.1 運行方式

事故發生前，110 kV某變電站#1、#2、#3主變各帶本段母線運行，各10 kV母線分列運行，10 kV母聯500開關、550開關在分閘位置，各主變變低501、502甲、502乙、503開關在合閘位置，具體如圖2所示。

事故發生后，110 kV某變電站#1主變10 kV側501開關跳閘，10 kV 1M母線失壓，#2、#3主變各帶本段母線運行，10 kV母聯500開關、550開關在分閘位置，具體如圖3所示。

2.2 10 kV母線快速保護動作原因分析

10 kV母線快速保護動作原因有以下3點：①10 kV母線上發生短路故障，流經主變變低開關的故障電流達到10 kV母線速斷保護定值；②10 kV間隔發生短路故障，流經主變變低開關的故障電流達到10 kV母線速斷保護定值，但是，該10 kV間隔閉鎖元件無動作；③10 kV間隔發生短路故障，流經主變變低開關的故障電流達到10 kV母線速斷保護定值，閉鎖元件動作，但是，閉鎖信號沒有傳送到變低后備保護裝置中10 kV母線快速保護的邏輯回路中。

2.3 處理過程

2016-05-02T19：53分，110 kV某變電站10 kV 1M母線快速保護動作，#1主變10 kV側501開關跳閘，同時，閉鎖10 kV母聯500開關備自投，造成10 kV 1M母線失壓；2016-05-02T20：20，巡維中心值班員到達現場檢查10 kV 1M母線無異常，10 kV F7某某線保護裝置的動作燈亮，707開關在合閘位置，其他保護裝置無異常信號，將情況匯報調度，經監控班將10 kV F7某某線707開關遠方分閘；2016-05-02T20：40，合上#1主變10 kV側501開關，恢復10 kV 1M母線送電；2016-05-02T21：00，除了10 kV F7某某線外，恢復10 kV 1M母線上的饋線供電；2016-05-02T22：04，經調度令將10 kV F7某某線線路由熱備用轉為檢修；2016-05-02T23：35，經調度令將10 kV F7某某線707開關由冷備用轉為檢修；2016-05-03，10 kV F7某某線保護檢查無異常，更換保護的CPU插件、操作插件和電源插件后裝置試驗合格；2016-05-09T16：20，按照調度令將10 kV F7某某線707開關和線路由檢修轉為運行。

2.4 保護動作分析

現場檢查10 kV F7某某線保護，除了發出母線速斷閉鎖外，沒有其他保護動作，而#1主變低后備保護沒有收到10 kV F7某某線保護發出的閉鎖，10 kV母線快速保護動作。檢查低后備保護裝置事件記錄、SOE記錄均無閉鎖快速母線保護開入記錄。#1主變變低后備保護故障錄波如圖4所示。

從圖4中可以看出，10 kV F7某某線線路故障發生后，10 kV 1M母線三相電壓同時明顯降低，三相電流同時明顯升高，故障切除后，電壓、電流同時消失。由此可判斷，該線路發生了三相短路故障。

根據上述情況，對保護動作情況分析如下：①19：53：48：044，10 kV F7某某線發生三相短路故障，故障電流10.63 A（一次值6 378 A）超過10 kV母線速斷閉鎖保護定值2.5 A。7 ms后，10 kV F7某某線線路保護發出10 kV母線速斷閉鎖信號，閉鎖信號持續277 ms后返回，未達到限時電流速斷保護定值（0.3 s），因此，饋線保護未動作，707開關未跳閘。②19：53：48：049，#1主變低后備感受故障電流3.29 A（一次值13 160 A）超過10 kV母線速斷保護定值1.5 A，10 kV母線速斷保護啟動。在動作時限0.2 s期間未收到饋線保護發送的閉鎖信號，200 ms后母線速斷保護動作跳開#1主10 kV側501開關，并閉鎖10 kV 母聯500開關備自投，造成10 kV 1M母線失壓。由于故障電流消失，10 kV F7某某線保護隨即返回。

2.5 現場試驗情況

2016-05-02，現場檢修人員在檢查10 kV某某線707開關機構時，目測機構正常，并無明顯油漬或機械卡阻，機構二次接線緊固無松動，機構部件完整無損壞，檢測線圈電阻分合阻值合格，閉鎖線圈無損壞，機械特性和低電壓動作試驗均合格，傳動合格正常。

2016-05-03，繼保人員在10 kV F7某某線柜短接閉鎖母線速斷保護接點，#1主變低后備保護正常，收到相應閉鎖開入。模擬故障時刻電流為10.63 A，以及各種故障時長，10kV F7某某線保護母線速斷閉鎖保護動作均正確，#1主變低后備保護均能正常收到相應閉鎖開入。現場對10 kV F7某某線保護的母線速斷閉鎖保護進行邏輯校驗，試驗次數超過50次，校驗結果均無異常。測量所有試驗10 kV F7某某線保護的母線速斷閉鎖保護出口時間均小于35 ms，即為瞬時動作，滿足技術規范要求。

之后，繼保人員對全站47個間隔進行母線速斷閉鎖回路檢查試驗，所有間隔母線速斷閉鎖回路試驗正確。

繼保人員現場更換10 kV F7某某線保護的CPU插件、操作插件和電源插件，更換后裝置試驗合格，開關傳動動作信號正確。更換下來的舊插件元器件外觀檢查無異常，所以，返廠作詳細檢測和進一步分析。

舊插件返廠后，廠家對插件CPU板（WB720）、操作板（WB740）、電源板（WB760B）進行多項測試，未發現異常現象，總共測試次數在700次以上，未能重現故障。

廠家開封檢測操作板（WB740）的閉鎖母線保護出口繼電器（CJ4）發現，如圖5所示，在該繼電器內部存在少量可移動的磁極涂層雜質黏附在繼電器觸點上，雜質的位置可以移動變化，且在磁極上發現有涂層劃傷。

當雜質剛好處于觸點之間時，會造成繼電器觸點不能可靠閉合。而繼電器動作一次后觸點打開時，雜質被彈開，繼電器觸點恢復正常。

2.6 分析結果

由于10 kV F7某某線保護的母線速斷保護閉鎖出口繼電器觸點黏附了雜質，導致保護動作后未能可靠出口，#1主變低后備母線速斷保護因為收不到10 kV F7某某線閉鎖信號而動作，造成10 kV 1M母線失壓。

3 歸納總結

綜上所述，110 kV某變電站10 kV F7某某線線路發生三相短路，但是，10 kV F7某某線保護裝置的母線速斷保護閉鎖出口繼電器觸點黏附了雜質，導致10 kV F7某某線保護動作后未能可靠出口閉鎖#1主變低后備母線速斷保護，從而使10 kV母線速斷保護動作跳開#1主變10 kV側501開關，并閉鎖10 kV母聯500開關備自投，造成10 kV 1M母線失壓。另外，10 kV母線速斷保護動作時限比10 kV饋線限時電流速斷保護的動作時限短，在母線閉鎖信號和回路故障時，容易失配造成越級動作。因為10 kV母線速斷保護閉鎖回路關聯復雜、可靠性低， 所以，2016-05-12，調度決定將10 kV母線速斷保護定值時限由0.2 s修改為0.6 s，保證與10 kV饋線定時限過流保護時限的0.3 s有一定級差，預防10 kV母線速斷保護誤動造成越級跳閘事件的重復發生。

〔編輯：白潔〕