高壓隔離開關輔助接點損壞引起連鎖反應造成全站失電問題分析

胡軍

（廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東東莞，523000）

1 全站失電前、后的電網運行方式

1.1 失電前電網運行方式

220kV部分：220kV A變電站（失電站）220kV部分為雙母線接線方式，由220kV線路Ⅰ回254斷路器、220kV線路Ⅱ回線253斷路器向220kVⅠ段母線供電，220kV線路Ⅱ回線251斷路器向220kVⅠ段母線備供（熱備用狀態），220kV線路Ⅰ回線252斷路器處于檢修狀態，220kV備自投裝置正常投入（單備雙方式），220kV#1、#2主變壓器運行于220kVⅠ段母線，220kV母聯212斷路器處于運行狀態,220kVⅠ、Ⅱ段母線并列運行。

110kV部分：220kV A變電站（失電站）110kV母線并列運行。

1.2 失電后電網運行方式

220kV部分：220kV A變電站（失電站）220kVⅠ、Ⅱ段母線失電。

110kV部分：110kVⅠ、Ⅱ段母線失電，即全站失電。

2 事件發生經過

2.1 事件發生經過

2017年xx月xx日09時47分，值班員正常斷開220kV母聯212斷路器時，220kVⅠ段母線PT二次保護電壓空開（三相聯動）、計量電壓B相（分相）空開跳閘，220kV備用電源自投裝置檢測到220kVⅠ段母線失電后，220kV備用電源自投裝置啟動并動作出口跳開220kV線路Ⅰ回254斷路器、線路Ⅱ回線253斷路器，合上220kV線路Ⅱ回線251斷路器。

2.2 事件擴大經過

220kV線路Ⅱ回線路251斷路器經220kV備用電源自投裝置合上后，因滿足距離手合加速保護動作條件，09時47分29秒268毫秒，220kV線路Ⅱ回線路主一、主二保護距離手合加速保護動作后永跳251斷路器，造成220kV A變電站全站失電。

3 調查分析

3.1 現場檢查情況

二次檢查情況：（1）檢查發現220kVⅠ段母線PT二次電壓空開跳閘。（2）檢查發現220kV電壓并列裝置母線PT電壓并列開關在“禁止并列”位置。（3）調閱故障錄波文件，發現220kV母聯212斷路器斷開至220kVⅠ段母線PT二次電壓空開跳閘前，220kVⅠ、Ⅱ段母線均有電壓，且大小均降至50%UN，波形一致，懷疑220kVⅠ、Ⅱ段母線PT二次回路非正常并列，排除220kV PT并列屏并列的可能后，縮小范圍至220kV線路和主變電壓切換回路。（4）檢查220kV線路和主變電壓切換回路，發現220kV寧江Ⅰ回線路保護屏電壓切換回路電位異常，依次檢查保護屏、斷路器端子箱、隔離開關機構箱，常閉接點回路電壓均為負電位，判斷電壓切換繼電器同時動作、220kVⅠ、Ⅱ段母線PT二次回路被并列。（5）進一步檢查2542隔離開關機構箱內輔助開關接點通斷情況，發現12對常開常閉接點均未導通。

對輔助開關進行了解體分析：ZKF6型真空輔助開關，其有效輸出角度為90度，最終輸出角度由行程開關控制電機停轉實現。當轉軸轉到一定角度后，在儲能彈簧的作用下，活動撥塊帶動轉子快速動作，形成常開、常閉接點的迅速切換。

檢查輔助開關的常開、常閉節點均處于開斷狀態，初步分析：輔助開關快速機構已動作但未成功切換；解剖后進一步發現：輔助開關內部部件已經發生位移，接點與電磁鐵相對位置發生改變、磁場偏移，造成常開接點打開、常閉接點也斷開。

3.2 繼電保護動作行為分析

（1）220kVⅠ段母線PT空開跳閘行為分析

通過220kV母差保護裝置開入變位情況、后臺及故障錄波圖（分析，09時47分18秒610毫秒，斷開220kV母聯212斷路器后，并列裝置電壓監視繼電器返回，后臺報220kVPT并列裝置Ⅰ母、Ⅱ母失電信號。故障錄波顯示，此時220kV Ⅰ、Ⅱ段母線PT二次電壓均降低至50%UN左右，但220kVⅠ、 Ⅱ段母線PT二次仍有電壓（電壓保持6秒）。

220kVⅠ段母線帶電、Ⅱ段母線停電，但Ⅰ、Ⅱ段母線PT二次電壓回路經由220kV線路Ⅰ回254斷路器間隔的電壓切換回路并列，220kVⅠ段母線PT經Ⅰ段母線二次電壓空開、Ⅰ母PT重動回路、220kV線路Ⅰ回254斷路器電壓切換回路、Ⅱ母PT重動回路、Ⅱ母PT二次電壓空開向220kVⅡ母PT反送電，導致220kVⅠ母PT二次保護電壓空開（B6，三相聯動空開）、計量電壓B相空開（C6，A、B、C相分相空開）跳閘。

圖1 母線PT二次回路反充電原理圖

220kV母線PT保護電壓與計量電壓使用PT不同繞組，保護電壓回路使用B級空開，計量電壓回路使用C級空開。B、C級空開在動作特性上有所差別，當空開動作時間為6S時，B6空開動作電流大約為18A左右，C6空開動作時間大約為20A左右，B級空開比C級空開動作電流更小。根據B級、C級空開特性，當電流大小相同時，C級空開動作時間比B級稍長。

當220kV母聯212斷路器斷開后，對Ⅱ母PT反充電，Ⅰ、Ⅱ母PT空開均產生過電流情況，Ⅰ母PT空開位于電源側，ⅠPT二次電壓空開先與Ⅱ母PT空開跳閘。

（2）220kV備自投動作行為分析

09時47分24秒695毫秒，220kVⅠ段母線PT二次保護電壓空開跳閘后，220kVⅠ、Ⅱ段母線二次電壓失電，220kV 備自投裝置進入備自投判斷邏輯，因滿足其動作條件：①220kVⅠ、Ⅱ段母線二次電壓失電；②備自投有流判據滿足動作條件（該備自投裝置有流閉鎖定值為0.5A，故障錄波測得220kV線路Ⅰ回254斷路器、線路Ⅱ回253斷路器流過最大二次電流約為0.02A，達不到有流閉鎖定值0.5A，220kV備用電源自投裝置經過1.5s后出口跳開主供線路220kV線路Ⅰ回254斷路器、線路Ⅱ回253斷路器，經3.0s出口合上220kV線路Ⅱ回線251斷路器， 220kV線路Ⅱ回線251斷路器因距離手合加速動作跳開，備自投動作情況如圖2所示。

圖2 220kV備自投裝置動作報告

分析結論：220kV備自投動作正確。

（3）220kV線路Ⅱ回線251斷路器動作行為分析

09時47分29秒214毫秒，220kV備用電源自投裝置出口合220kV線路Ⅱ回251斷路器，因220kVⅠ段母線PT二次保護電壓失電，同時有電流突變量啟動，電抗值為0.4歐姆，滿足手合距離加速保護動作的三個條件，距離手合加速動作出口永跳220kV線路Ⅱ回251斷路器。（注：距離手合加速需滿足三個條件：①手動合閘加速動作。三相開關跳位10s后又有電流突變量啟動，則判為手動合閘，投入手合加速動能，PT斷線不閉鎖手動合閘加速。②加速距離段測量阻抗滿足接地或相間距離Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段其中一段定值。③電流突變量啟動。）

分析結論：220kV線路Ⅱ回線251保護動作正確。

4 原因分析

4.1 直接原因

2542隔離開關輔助開關切換不正常，常閉接點未正常閉合，引起PT二次側并列，造成220kVⅠ段母線PT二次保護空開跳閘。

4.2 間接原因

在斷開220kV母聯212斷路器時，220kVⅠ段母線PT二次電壓通過254斷路器操作箱內電壓切換回路反充電至Ⅱ段母線PT，造成220kVⅠ段母線PT二次保護空開跳閘，220kVⅠ段母線二次電壓失電，220kV 備自投裝置進入備自投判斷邏輯，經過1.5s后出口跳開主供線路220kV線路Ⅰ回254斷路器、線路Ⅱ回253斷路器，經3.0s出口合上220kV線路Ⅱ回線251斷路器（備自投動作正確）。隨后，因220kVⅠ段母線PT二次保護電壓失電，同時有電流突變量啟動，電抗值為0.4歐姆，滿足線路保護手合距離加速保護動作的三個條件，220kV線路Ⅱ回線251主一、主二保護的距離手合加速動作出口永跳，從而該站220kV線路電源端全部斷開，全站失電。