220kV變電站中刀閘接觸缺陷對斷路器保護的影響

張 昊

（廣東電網有限責任公司河源供電局，517000）

220kV變電站中刀閘接觸缺陷對斷路器保護的影響

張 昊

（廣東電網有限責任公司河源供電局，517000）

以一例220kV變電站中出現的刀閘接觸缺陷為背景，分析這種缺陷與斷路器保護之間存在的關系。文章發現在刀閘接觸存在缺陷期間，失靈保護功能與死區保護功能均無法在斷路器中得以正常運行，正確動作失真，如無妥善解決，則可能引發事故的進一步擴大。為解決刀閘接觸缺陷問題，本文提出具體解決措施，以杜絕此類問題再次出現。

220kV變電站；刀閘；斷路器

0 引言

現階段，國家電網對220kv變電站均采取了調控中心集中監控的技術，充分體現了我國電力信息化建設的先進性。但是，在無人值守背景下，如果變電站在其運行中出現警告信息采集不全，抑或是斷路器保護裝置不能真實地體現設備真實異常狀態時，就很有可能造成事故進一步發展。本文以220 kV變電站出現的刀閘運行接觸不良為例，并分析了此類缺陷對變電站保護裝置產生的影響。

1 事件回顧

2015年11月27日，調控中心監控員在對220kV變電站巡視中發現，3362開關A相遙測值顯示為O，B，C相遙測信號正常，間隔并沒有發生異常遙信光子動作。運維人員到站檢查得知，220kv變電站綜自系統后臺3362開關A相遙測值和3362開關PSL632斷路器保護A相采樣值為0，Ⅱ母母差保護中3362開關支路A相采樣值也為0。然而斷路器保護裝置沒有發出告警，運行正常。在通知檢修人員到場檢查后明確事故原因為：3362開關Ⅱ母側33622刀閘A相接觸缺陷，因此，3362開關A相遙測值和3362開關斷路器保護A相采樣值都為0。斷路器型號:3AP1FI(母聯、201:3AP1FG) ，參數如表1所示。

表1 斷路器參數

2 斷路器未提示告警成因分析

2.1 3362開關斷路器保護無異常分析

3362斷路器保護裝置選自西門子3AP1FI(母聯、201:3AP1FG)，保護邏輯中設計了CT不平衡判定，一旦沒有電流突變量達到這個啟動條件，則自產零序電流3I0，超過零序電流啟動條件的3I0set時，報告CT不平衡告警，同時保護告警節點閉合，220kv變電站后臺與調控中心監控系統同時報“3AP1FI斷路器保護裝置異常”的信號。檢查變電站3362開關3AP1FI保護裝置定值發現，保護裝置“零序電流定值”設置為0.2A，3362電流互感器CT變比為2500/1。出現接觸缺陷時，3362開關B，C相電流一次值為63A，62A，折算為二次值后為0.0252A、O.024 8A。因為在保護裝置正常運行時，三相電流為正序分布，刀閘接觸缺陷時3I0<3I0set，不符合保護邏輯中的CT不平衡判定。因此3AP1FI包裝沒有告警信號。

2.2 母差保護無異常分析

經查母差保護說明書得知，本變電站裝置設置有2個TA斷線告警判據，一是任一支路3I0>0.25Iφmax+0.04In時，延時5秒發警告信號。這個標準可以通過保護裝置控制字選擇退出；二是差流超過TA斷線整定值IDX，延時5秒發警告信號。任意滿足上述所提判據標準時，變電站后臺和調控中心監控系統同時報錯。

保護裝置“ TA斷線”判據母差裝置出現差流且支路電流Ix超過“TA斷線”而提示告警，在達到了“TA斷線”這個條件后，BP-2B母差裝置節點閉合，變電站調控中心監控系統報BP-2B母差保護CT斷線告警。因為母線保護領域內并沒有發生故障，流入及流出220 kV Ⅱ母的電流和流出220 kV II母的電流相等并無差流。因此，不符合“TA斷線”判據，BP-2B母差裝置運行正常并未提示告警。

3 失靈保護與死區保護分析

3.1 失靈保護

為了能夠確保在某開關失靈時可以準確切除故障，斷路器應配置失靈保護。如圖1所示，如果L1線路中K1出現故障，線路保護則需要避開3312、3310斷路器，假如3312失靈，3312斷路器失靈保護需要跳開Ⅱ母上連接的全部斷路器。如在Ⅱ母上K2點產生短路故障，母線保護跳開連接在母線上的全部斷路器。如果此時3312斷路器失靈，那么3312失靈保護則需要將3310裝置跳開，同時發出遠方跳閘命令，跳開對側3311裝置，此時故障點方可被隔離。同樣，分析3310斷路器失靈保護，如果線路L1中K1點出現故障時，那么這時3310斷路器出現失靈，3310斷路器失靈保護則需要動作跳開3311、3312斷路器，發遠方跳閘跳開對側3311、3321斷路器，故障點被隔離。

圖1 斷路器K1、K2點發送短路

當Ⅱ母上K2點出現故障，Ⅱ母差保護需要跳開連接Ⅱ母全部斷路器(包括3312斷路器)。如3312 A相拒動，就需要失靈保護動作去跳開3310斷路器且發遠方跳閘跳開對側3311斷路器。有鑒于33122刀閘接觸缺陷，斷路器保護中沒有A相電流采樣值，無法達到觸動失靈保護裝置，因此3312斷路器失靈保護無法執行正確動作，故障點被隔離。

3.2 死區保護

3/2接線中，如斷路器和電流互感器間出現短路故障時，通常在保護動作跳開斷路器后，故障仍未切除。

如圖2所示，線路K3點產生故障，Ⅱ母母差保護動作跳開3312后，故障點未隔離；線路K4點產生故障，L2線路保護動作跳開3310后，故障點未隔離。在這過程中，盡管能夠利用斷路器失靈保護切除故障，然而其動作延時十分長，因而設計了更為迅速的死區保護。如33121刀閘A相接觸缺陷，當K3點發相接地故障，Ⅱ母差保護動作跳開連接于Ⅰ母全部斷路器(包括3312)后，此時故障點未隔離，需3312斷路器死區保護跳開相連3310斷路器并發遠方跳閘保護跳開對側3311。但是鑒于33121刀閘A相接觸缺陷，因此斷路器死區保護不能收集A相電流，不達到死區保護動作觸發條件，故障點未隔離。

4 解決措施

綜合上文，如3/2接線中發生刀閘合閘缺陷狀況時，支路電流互感器將不會流過電流，這將使得斷路器中的失靈保護與死區保護不能執行正確動作。因為調控中心監控對遙測值事實定期巡視形式，因而在出現刀閘缺陷時，無法第一時間察覺缺陷，面臨安全事故風險。解決此問題，本文提出兩個解決意見。

一是經上文分析提示，因為3AP1FI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，整定值的零序啟動電流值較大，故而無法真實地體現小負荷支路刀閘接觸缺陷情況。針對此，可在3AP1FI保護裝置中增設低負荷CT斷線判據，當正常運行（線路負荷較低）時，能夠投入低負荷TA斷線告警控制字。

二是鑒于調控中心監控系統為基礎，當顯示遙信變位時，告警窗才會出現告警信息并伴語音告警，依據國家電網調控中心《調控機構設備集中監視管理規定》要求，遙測值只需定期巡視即可。如發生刀閘接觸缺陷，監控無法第一時間察覺缺陷。針對此問題，可在調控中心監控系統中增設遙測值歸零告警，一旦開關處在合位而沒有遙測值時，告警窗彈出“……間隔遙測值歸零”告警，并伴語音提示。

5 結束語

綜上所述，變電站屬于電力系統中的重要構成單元，事關電力系統整體的安全、穩定。本文以一例220 kV變電站因出現刀閘接觸缺陷而導致3AP1FI斷路器保護失靈保護與死區保護不可正確執行動作問題，提出了在3AP1FI裝置中增設低負荷CT斷線判據與在調控中心監控系統增加“……間隔遙測值歸零”告警的解決辦法，旨在可以幫助調控中心監控在線路低負荷運行中能夠第一時間觀察到刀閘接觸缺陷，并第一時間把事故風險降到最低，以防對人身安全與設備安全造成危害。

[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,2014,15(05):61-62.

[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,2015,17(06):124.

[3]國家電力調度通信中心.國家電網繼電保護培訓教材[M].北京:中國電力出版社,2015.

Influence of contact defects of knife gate in 220kV substation on the protection of circuit breaker

Zhang Hao
（Guangdong Power Supply Bureau of Heyuan Power Grid Co.,Ltd.517000）

The relationship between the protection of circuit breaker and the contact defect of the knife gate in a 220kV substation is analyzed.The article found during the switch contact defects,failure protection function and protection function are not dead in the circuit breaker to the normal operation of the correct action of distortion,if there is no proper solution,to further expand is likely to cause the accident.In order to solve the problem of contact defect of knife gate,this paper puts forward specific measures to prevent such problems from appearing again.

220kV substation;knife switch;circuit breaker

圖2 斷路器K3、K4點發送短路