張 昊

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，517000）

220kV變電站中刀閘接觸缺陷對(duì)斷路器保護(hù)的影響

張 昊

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，517000）

以一例220kV變電站中出現(xiàn)的刀閘接觸缺陷為背景，分析這種缺陷與斷路器保護(hù)之間存在的關(guān)系。文章發(fā)現(xiàn)在刀閘接觸存在缺陷期間，失靈保護(hù)功能與死區(qū)保護(hù)功能均無(wú)法在斷路器中得以正常運(yùn)行，正確動(dòng)作失真，如無(wú)妥善解決，則可能引發(fā)事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。為解決刀閘接觸缺陷問(wèn)題，本文提出具體解決措施，以杜絕此類問(wèn)題再次出現(xiàn)。

220kV變電站；刀閘；斷路器

0 引言

現(xiàn)階段，國(guó)家電網(wǎng)對(duì)220kv變電站均采取了調(diào)控中心集中監(jiān)控的技術(shù)，充分體現(xiàn)了我國(guó)電力信息化建設(shè)的先進(jìn)性。但是，在無(wú)人值守背景下，如果變電站在其運(yùn)行中出現(xiàn)警告信息采集不全，抑或是斷路器保護(hù)裝置不能真實(shí)地體現(xiàn)設(shè)備真實(shí)異常狀態(tài)時(shí)，就很有可能造成事故進(jìn)一步發(fā)展。本文以220 kV變電站出現(xiàn)的刀閘運(yùn)行接觸不良為例，并分析了此類缺陷對(duì)變電站保護(hù)裝置產(chǎn)生的影響。

1 事件回顧

2015年11月27日，調(diào)控中心監(jiān)控員在對(duì)220kV變電站巡視中發(fā)現(xiàn)，3362開(kāi)關(guān)A相遙測(cè)值顯示為O，B，C相遙測(cè)信號(hào)正常，間隔并沒(méi)有發(fā)生異常遙信光子動(dòng)作。運(yùn)維人員到站檢查得知，220kv變電站綜自系統(tǒng)后臺(tái)3362開(kāi)關(guān)A相遙測(cè)值和3362開(kāi)關(guān)PSL632斷路器保護(hù)A相采樣值為0，Ⅱ母母差保護(hù)中3362開(kāi)關(guān)支路A相采樣值也為0。然而斷路器保護(hù)裝置沒(méi)有發(fā)出告警，運(yùn)行正常。在通知檢修人員到場(chǎng)檢查后明確事故原因?yàn)椋?362開(kāi)關(guān)Ⅱ母?jìng)?cè)33622刀閘A相接觸缺陷，因此，3362開(kāi)關(guān)A相遙測(cè)值和3362開(kāi)關(guān)斷路器保護(hù)A相采樣值都為0。斷路器型號(hào):3AP1FI(母聯(lián)、201:3AP1FG) ，參數(shù)如表1所示。

表1 斷路器參數(shù)

2 斷路器未提示告警成因分析

2.1 3362開(kāi)關(guān)斷路器保護(hù)無(wú)異常分析

3362斷路器保護(hù)裝置選自西門(mén)子3AP1FI(母聯(lián)、201:3AP1FG)，保護(hù)邏輯中設(shè)計(jì)了CT不平衡判定，一旦沒(méi)有電流突變量達(dá)到這個(gè)啟動(dòng)條件，則自產(chǎn)零序電流3I0，超過(guò)零序電流啟動(dòng)條件的3I0set時(shí)，報(bào)告CT不平衡告警，同時(shí)保護(hù)告警節(jié)點(diǎn)閉合，220kv變電站后臺(tái)與調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)報(bào)“3AP1FI斷路器保護(hù)裝置異常”的信號(hào)。檢查變電站3362開(kāi)關(guān)3AP1FI保護(hù)裝置定值發(fā)現(xiàn)，保護(hù)裝置“零序電流定值”設(shè)置為0.2A，3362電流互感器CT變比為2500/1。出現(xiàn)接觸缺陷時(shí)，3362開(kāi)關(guān)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?yàn)樵诒Ｗo(hù)裝置正常運(yùn)行時(shí)，三相電流為正序分布，刀閘接觸缺陷時(shí)3I0<3I0set，不符合保護(hù)邏輯中的CT不平衡判定。因此3AP1FI包裝沒(méi)有告警信號(hào)。

2.2 母差保護(hù)無(wú)異常分析

經(jīng)查母差保護(hù)說(shuō)明書(shū)得知，本變電站裝置設(shè)置有2個(gè)TA斷線告警判據(jù)，一是任一支路3I0>0.25Iφmax+0.04In時(shí)，延時(shí)5秒發(fā)警告信號(hào)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以通過(guò)保護(hù)裝置控制字選擇退出；二是差流超過(guò)TA斷線整定值IDX，延時(shí)5秒發(fā)警告信號(hào)。任意滿足上述所提判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，變電站后臺(tái)和調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)報(bào)錯(cuò)。

保護(hù)裝置“ TA斷線”判據(jù)母差裝置出現(xiàn)差流且支路電流Ix超過(guò)“TA斷線”而提示告警，在達(dá)到了“TA斷線”這個(gè)條件后，BP-2B母差裝置節(jié)點(diǎn)閉合，變電站調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)BP-2B母差保護(hù)CT斷線告警。因?yàn)槟妇€保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)并沒(méi)有發(fā)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(wú)差流。因此，不符合“TA斷線”判據(jù)，BP-2B母差裝置運(yùn)行正常并未提示告警。

3 失靈保護(hù)與死區(qū)保護(hù)分析

3.1 失靈保護(hù)

為了能夠確保在某開(kāi)關(guān)失靈時(shí)可以準(zhǔn)確切除故障，斷路器應(yīng)配置失靈保護(hù)。如圖1所示，如果L1線路中K1出現(xiàn)故障，線路保護(hù)則需要避開(kāi)3312、3310斷路器，假如3312失靈，3312斷路器失靈保護(hù)需要跳開(kāi)Ⅱ母上連接的全部斷路器。如在Ⅱ母上K2點(diǎn)產(chǎn)生短路故障，母線保護(hù)跳開(kāi)連接在母線上的全部斷路器。如果此時(shí)3312斷路器失靈，那么3312失靈保護(hù)則需要將3310裝置跳開(kāi)，同時(shí)發(fā)出遠(yuǎn)方跳閘命令，跳開(kāi)對(duì)側(cè)3311裝置，此時(shí)故障點(diǎn)方可被隔離。同樣，分析3310斷路器失靈保護(hù)，如果線路L1中K1點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，那么這時(shí)3310斷路器出現(xiàn)失靈，3310斷路器失靈保護(hù)則需要?jiǎng)幼魈_(kāi)3311、3312斷路器，發(fā)遠(yuǎn)方跳閘跳開(kāi)對(duì)側(cè)3311、3321斷路器，故障點(diǎn)被隔離。

圖1 斷路器K1、K2點(diǎn)發(fā)送短路

當(dāng)Ⅱ母上K2點(diǎn)出現(xiàn)故障，Ⅱ母差保護(hù)需要跳開(kāi)連接Ⅱ母全部斷路器(包括3312斷路器)。如3312 A相拒動(dòng)，就需要失靈保護(hù)動(dòng)作去跳開(kāi)3310斷路器且發(fā)遠(yuǎn)方跳閘跳開(kāi)對(duì)側(cè)3311斷路器。有鑒于33122刀閘接觸缺陷，斷路器保護(hù)中沒(méi)有A相電流采樣值，無(wú)法達(dá)到觸動(dòng)失靈保護(hù)裝置，因此3312斷路器失靈保護(hù)無(wú)法執(zhí)行正確動(dòng)作，故障點(diǎn)被隔離。

3.2 死區(qū)保護(hù)

3/2接線中，如斷路器和電流互感器間出現(xiàn)短路故障時(shí)，通常在保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)斷路器后，故障仍未切除。

如圖2所示，線路K3點(diǎn)產(chǎn)生故障，Ⅱ母母差保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)3312后，故障點(diǎn)未隔離；線路K4點(diǎn)產(chǎn)生故障，L2線路保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)3310后，故障點(diǎn)未隔離。在這過(guò)程中，盡管能夠利用斷路器失靈保護(hù)切除故障，然而其動(dòng)作延時(shí)十分長(zhǎng)，因而設(shè)計(jì)了更為迅速的死區(qū)保護(hù)。如33121刀閘A相接觸缺陷，當(dāng)K3點(diǎn)發(fā)相接地故障，Ⅱ母差保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)連接于Ⅰ母全部斷路器(包括3312)后，此時(shí)故障點(diǎn)未隔離，需3312斷路器死區(qū)保護(hù)跳開(kāi)相連3310斷路器并發(fā)遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)跳開(kāi)對(duì)側(cè)3311。但是鑒于33121刀閘A相接觸缺陷，因此斷路器死區(qū)保護(hù)不能收集A相電流，不達(dá)到死區(qū)保護(hù)動(dòng)作觸發(fā)條件，故障點(diǎn)未隔離。

4 解決措施

綜合上文，如3/2接線中發(fā)生刀閘合閘缺陷狀況時(shí)，支路電流互感器將不會(huì)流過(guò)電流，這將使得斷路器中的失靈保護(hù)與死區(qū)保護(hù)不能執(zhí)行正確動(dòng)作。因?yàn)檎{(diào)控中心監(jiān)控對(duì)遙測(cè)值事實(shí)定期巡視形式，因而在出現(xiàn)刀閘缺陷時(shí)，無(wú)法第一時(shí)間察覺(jué)缺陷，面臨安全事故風(fēng)險(xiǎn)。解決此問(wèn)題，本文提出兩個(gè)解決意見(jiàn)。

一是經(jīng)上文分析提示，因?yàn)?AP1FI保護(hù)裝置TA不平衡判據(jù)為自產(chǎn)零序電流3I0大于零序電流啟動(dòng)定值3I0set，整定值的零序啟動(dòng)電流值較大，故而無(wú)法真實(shí)地體現(xiàn)小負(fù)荷支路刀閘接觸缺陷情況。針對(duì)此，可在3AP1FI保護(hù)裝置中增設(shè)低負(fù)荷CT斷線判據(jù)，當(dāng)正常運(yùn)行（線路負(fù)荷較低）時(shí)，能夠投入低負(fù)荷TA斷線告警控制字。

二是鑒于調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，當(dāng)顯示遙信變位時(shí)，告警窗才會(huì)出現(xiàn)告警信息并伴語(yǔ)音告警，依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)調(diào)控中心《調(diào)控機(jī)構(gòu)設(shè)備集中監(jiān)視管理規(guī)定》要求，遙測(cè)值只需定期巡視即可。如發(fā)生刀閘接觸缺陷，監(jiān)控?zé)o法第一時(shí)間察覺(jué)缺陷。針對(duì)此問(wèn)題，可在調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)中增設(shè)遙測(cè)值歸零告警，一旦開(kāi)關(guān)處在合位而沒(méi)有遙測(cè)值時(shí)，告警窗彈出“……間隔遙測(cè)值歸零”告警，并伴語(yǔ)音提示。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，變電站屬于電力系統(tǒng)中的重要構(gòu)成單元，事關(guān)電力系統(tǒng)整體的安全、穩(wěn)定。本文以一例220 kV變電站因出現(xiàn)刀閘接觸缺陷而導(dǎo)致3AP1FI斷路器保護(hù)失靈保護(hù)與死區(qū)保護(hù)不可正確執(zhí)行動(dòng)作問(wèn)題，提出了在3AP1FI裝置中增設(shè)低負(fù)荷CT斷線判據(jù)與在調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)增加“……間隔遙測(cè)值歸零”告警的解決辦法，旨在可以幫助調(diào)控中心監(jiān)控在線路低負(fù)荷運(yùn)行中能夠第一時(shí)間觀察到刀閘接觸缺陷，并第一時(shí)間把事故風(fēng)險(xiǎn)降到最低，以防對(duì)人身安全與設(shè)備安全造成危害。

[1]陳芳.對(duì)220 kV天明變電站一起母線刀閘缺陷的處理及分析[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)旬刊,2014,15(05):61-62.

[2]楊明喜,王巖.刀閘輔助接點(diǎn)接觸不良的淺入分析[J].神華科技,2015,17(06):124.

[3]國(guó)家電力調(diào)度通信中心.國(guó)家電網(wǎng)繼電保護(hù)培訓(xùn)教材[M].北京:中國(guó)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(diǎn)發(fā)送短路