許旵鵬，廖叔洋，王 瑋，王 浩，張 浩

(國網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司，安徽 合肥 230000)

0 引言

分相電流差動保護(hù)由于動作可靠、原理簡單被廣泛運(yùn)用于線路等元件的主保護(hù)。本文針對一起500 kV線路故障跳閘，通過分析保護(hù)動作和故障錄波，查找出該套保護(hù)在故障過程中存在跳閘開入異常的情況[1]，在線路檢修狀態(tài)下通過試驗(yàn)查找跳閘位置開入異常的原因并進(jìn)行處理。

1 事故經(jīng)過

1.1 故障簡述

2019年3月20日13時(shí)，某500 kV變電站5323線發(fā)生故障，13時(shí)5分33秒，5323線發(fā)生A相接地故障，5323線第一套分相電流差動保護(hù)RCS-931D保護(hù)動作跳A，非全相運(yùn)行后又發(fā)生B相接地故障，RCS-931D保護(hù)動作三跳。檢修人員在對跳閘故障波形進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)500 kV某站5323線線路保護(hù)動作跳A后，該線路保護(hù)C相跳閘位置由“0”變“1”，與跳開相A的狀態(tài)不一致，說明RCS-931D外部的三相跳閘位置輸入回路存在異常。

2 原因分析

2.1 理論分析

如圖1所示，5323線路保護(hù)RCS-931D的跳閘位置開入是由5323線路5023開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)(TWJ)串聯(lián)5022開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)(TWJ)接入線路保護(hù)的，若線路保護(hù)發(fā)出任一相跳閘命令而5023、5022開關(guān)該相跳開時(shí)，5023、5022開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)閉合，該相跳閘位置開入回路導(dǎo)通，線路保護(hù)將收到該相跳閘位置開入。

圖1 保護(hù)斷路器輔助接點(diǎn)接線模擬圖

在本次故障過程中保護(hù)動作跳A后，如若線路保護(hù)按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)正確接線，則5023、5022開關(guān)A相常閉輔助接點(diǎn)閉合，線路保護(hù)A相跳閘位置開入回路導(dǎo)通，線路保護(hù)收到A相跳閘位置開入，但實(shí)際故障錄波器顯示收到C相跳閘位置開入，這與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)接線方式不同。檢修人員判斷該套保護(hù)跳閘位置開入回路存在接線錯(cuò)誤的情況。現(xiàn)場人員通過回路檢查及開關(guān)實(shí)際分合來驗(yàn)證猜想是否正確。

2.2 現(xiàn)場驗(yàn)證

為進(jìn)行回路檢查，現(xiàn)場人員將線路保護(hù)開關(guān)狀態(tài)把手由“檢修位置”切到“正?！蔽恢?此時(shí)開關(guān)切換把手六對輔助接點(diǎn)斷開，線路保護(hù)的跳閘開入是由開關(guān)在斷開的實(shí)際位置形成的)，并進(jìn)行以下檢查步驟：

(1)現(xiàn)場檢修人員將線路保護(hù)上1D54(TB4-30)、1D55(TB4-28)、1D56(TB4-26)端子上電纜依次解開，線路保護(hù)依次顯示的是A相、B相、C相跳閘開入由“1”變“0”，該現(xiàn)象與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)一致，說明5023開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)5022開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)后接入線路保護(hù)的回路接線是正確的；

(2)將線路保護(hù)上1D106(TB4-36)、1D107(TB4-29)端子上任一電纜解開，線路保護(hù)都會顯示C相跳閘開入由“1”變?yōu)椤?”，這與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是不相符的，因?yàn)楫?dāng)解開1D106(TB4-36)、1D107(TB4-29)端子上任一電纜，線路保護(hù)A相跳閘開入回路由導(dǎo)通變?yōu)閿嚅_，此時(shí)線路保護(hù)A相跳閘位置開入應(yīng)由“1”變?yōu)椤?”，而實(shí)際顯示C相跳閘開入由“1”變?yōu)椤?”；

根據(jù)式(6)可知，天線配置不同，矩陣R具有不同特性.令 ri,j表示矩陣R第i行、第j列個(gè)元素，xi表示Xl,s的第i個(gè)元素，則利用矩陣R的上三角特性，不同配置下的βi(l,x) 可以簡化為如表1所示：

(3)將線路保護(hù)上1D108(TB4-34)、1D109(TB4-27)端子上任一電纜解開，線路保護(hù)都會顯示A相跳閘開入由“1”變?yōu)椤?”，該現(xiàn)象與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不符，原理同上；

(4)將線路保護(hù)上1D108(TB4-34)、1D109(TB4-27)端子上任一電纜解開，線路保護(hù)都會顯示B相跳閘開入由“1”變?yōu)椤?”，該現(xiàn)象與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不符，原理同上；

(5)用短接線將公共端1D46依次與1D54(TB4-30)、1D55(TB4-28)、1D56(TB4-26)、1D106(TB4-36)、1D107(TB4-29)、1D108(TB4-34)、1D109(TB4-27)、1D108(TB4-34)、1D109(TB4-27)短接，線路保護(hù)顯示的開入與圖紙一致，因此線路保護(hù)廠家內(nèi)部接線是正確的。

綜上所述，該變電站線路保護(hù)跳閘開入廠家接線正確而外部回路存在接線問題，現(xiàn)場檢修人員將檢查重點(diǎn)放在外部回路檢查上。為近一步驗(yàn)證上述觀點(diǎn)，現(xiàn)場人員將5022、5023開關(guān)合上，將線路保護(hù)上5023開關(guān)切換把手打在“開關(guān)檢修”狀態(tài)，而5022開關(guān)切換把手在“正常狀況”。該狀態(tài)下，5023開關(guān)輔助接點(diǎn)將被短接，如圖2所示，此時(shí)線路保護(hù)收到的跳閘位置開入將由5022開關(guān)實(shí)際位置所決定，當(dāng)5022開關(guān)任一相由合位變?yōu)閿嚅_位置時(shí)，斷開的開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)TWJ將閉合，線路保護(hù)應(yīng)收到該相跳閘位置開入。

圖2 5023開關(guān)輔助接點(diǎn)短接

在該狀態(tài)下，現(xiàn)場人員將5022開關(guān)A相分開，線路保護(hù)顯示A相跳閘開入，在線路保護(hù)后測量電位時(shí)，發(fā)現(xiàn)1D54(TB4-30)點(diǎn)電位正常，這與線路開關(guān)5022開關(guān) A相跳開時(shí)，線路保護(hù)A相跳閘開入回路導(dǎo)通時(shí)電位一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了線路保護(hù)廠家內(nèi)部接線是正確的。

因?yàn)榫€路保護(hù)A相跳閘開入回路導(dǎo)通，在正確接線情況下，該回路上端子電位應(yīng)一致，但現(xiàn)場對1D107(TB4-29)端子測量電位時(shí)，發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)電位為0，驗(yàn)證了5323線路保護(hù)跳閘位置開入回路確實(shí)存在接線錯(cuò)誤的情況。

現(xiàn)場繼續(xù)對電纜進(jìn)行電位測量，發(fā)現(xiàn)1D109(TB4-27)電位導(dǎo)通，從設(shè)計(jì)圖紙上可知，1D109(TB4-27)端子為線路保護(hù)B相跳閘開入回路中串聯(lián)端子，當(dāng)5323線A相跳閘時(shí)，B相跳閘開入回路應(yīng)該是不帶電的狀態(tài)，而1D109(TB4-27)帶電，說明線路保護(hù)開入回路存在接線錯(cuò)誤的情況。

由于開關(guān)輔助接點(diǎn)是從開關(guān)本體匯控柜引出，于是現(xiàn)場人員前往5022開關(guān)匯控柜內(nèi)檢查開關(guān)輔助接點(diǎn)通斷?，F(xiàn)場人員對匯控柜內(nèi)TB4-29與TB4-30測量通斷時(shí)，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)接點(diǎn)不導(dǎo)通，而當(dāng)5022開關(guān)A相斷開時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，TB4-30與TB4-29應(yīng)該導(dǎo)通，現(xiàn)場人員繼續(xù)進(jìn)行接點(diǎn)導(dǎo)通測量，發(fā)現(xiàn)TB4-30與TB4-27接點(diǎn)導(dǎo)通，說明5022開關(guān)本體輔助接點(diǎn)引出時(shí)存在接線錯(cuò)誤的情況。

為進(jìn)一步檢查5022開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)在引出過程中有無其他接線錯(cuò)誤問題，現(xiàn)場人員依次進(jìn)行5022開關(guān)B相、C相分閘實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)TB4-28與TB4-25、TB4-26與TB4-29互為一對輔助接點(diǎn)。

綜上所述，5323線路5022開關(guān)輔助接點(diǎn)廠家配線存在錯(cuò)誤接線情況，錯(cuò)誤接線情況如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場5022開關(guān)接點(diǎn)實(shí)際位置

由圖4可知，廠家在配線時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致現(xiàn)場實(shí)際接線為TB4-30與TB4-27為A相常閉輔助接點(diǎn)，5022開關(guān)B相、C相接線同樣錯(cuò)誤。在上述錯(cuò)誤接線情況下，當(dāng)5023開關(guān)切換把手打在“開關(guān)檢修”狀態(tài)，而5022開關(guān)切換把手在“正常狀況”，5023開關(guān)輔助接點(diǎn)被短接時(shí)，5022開關(guān)A相跳閘，線路保護(hù)雖然收到A相跳閘開入，但回路是從1D109到1D54導(dǎo)通導(dǎo)致的。

圖4 現(xiàn)場5022開關(guān)接點(diǎn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與廠家錯(cuò)誤接線

在該線路發(fā)生故障時(shí)，由于該變電站500 kV采用3/2接線，5022開關(guān)為完整串的中開關(guān)，根據(jù)華東電網(wǎng)調(diào)度控制中心規(guī)定，中開關(guān)重合閘停用。當(dāng)線路發(fā)生故障跳A相時(shí)，由于5022開關(guān)重合閘停用，導(dǎo)致5022開關(guān)直接溝通三跳，此時(shí)5022開關(guān)三相TWJ閉合，此時(shí)5022開關(guān)A相接線錯(cuò)誤，輔助接點(diǎn)TB4-36與TB4-29導(dǎo)通，而5023開關(guān)A相跳閘，此時(shí)5023開關(guān)A相TWJ導(dǎo)通，根據(jù)錯(cuò)誤接線，TB4-35—TB4-36—TB4-29—TB4-26回路導(dǎo)通，此時(shí)線路保護(hù)收到C相跳閘位置開入，與故障錄波故障波形顯示一致。上述過程如圖5所示。

圖5 現(xiàn)場實(shí)際開入回路導(dǎo)通過程

為驗(yàn)證5323第一套線路保護(hù)無其他錯(cuò)誤接線情況，現(xiàn)場人員將5022開關(guān)切換把手打在“開關(guān)檢修”狀態(tài)，而5023開關(guān)切換把手在“正常狀況”，在該狀態(tài)下對5023開關(guān)進(jìn)行分相斷開實(shí)驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)5023開關(guān)輔助接點(diǎn)有錯(cuò)誤接線情況。

3 現(xiàn)場處理

在查找出5323線第一套線路保護(hù)開入回路錯(cuò)誤接線后，現(xiàn)場人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)?022開關(guān)匯控柜內(nèi)對錯(cuò)誤接線進(jìn)行更改，并在線路檢修的情況下，通過5323線路5022開關(guān)、5023開關(guān)實(shí)際位置進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)5022開關(guān)、5023開關(guān)A相分位時(shí)，線路保護(hù)顯示A相跳閘開入由“0”變“1”，當(dāng)5022開關(guān)、5023開關(guān)B相分閘后，線路保護(hù)顯示B相跳閘開入由“0”變“1”，當(dāng)5022開關(guān)、5023開關(guān)C相分閘后，線路保護(hù)顯示C相跳閘開入由“0”變“1”，異常情況已得到解決。

4 為二次設(shè)備檢修、基建驗(yàn)收工作提供借鑒

對于分相電流差動保護(hù)來說，開關(guān)跳閘位置開入對其有重要意義。如果該保護(hù)發(fā)生本文中的接線錯(cuò)誤，當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)單相故障跳開對應(yīng)相開關(guān)，此時(shí)保護(hù)收到錯(cuò)誤接線相開關(guān)跳閘位置開入，而該錯(cuò)誤相開關(guān)電流仍然存在，對于保護(hù)來說會判斷該相開關(guān)失靈，從而影響母差保護(hù)動作行為，造成事故擴(kuò)大，形成嚴(yán)重后果。此次接線錯(cuò)誤由于發(fā)生于中開關(guān)，中開關(guān)重合閘停用，該開關(guān)溝通三跳故未造成嚴(yán)重后果。但類似事故應(yīng)引起注意，在二次設(shè)備驗(yàn)收過程中如果此種情況未被發(fā)現(xiàn)，在后期運(yùn)行中對電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行將造成極大的安全隱患。

此次的異常處理對二次設(shè)備檢修、基建驗(yàn)收有較好的借鑒意義。在檢修和驗(yàn)收過程中對保護(hù)開入回路進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)若采用將邊、中斷路器斷開，在線路保護(hù)中檢查跳閘開入的方式進(jìn)行，在外部回路有錯(cuò)誤接線的情況下，該方式無法發(fā)現(xiàn)此錯(cuò)誤，對設(shè)備的后期安全穩(wěn)定運(yùn)行造成安全隱患。對此，根據(jù)此次異常處理情況，總結(jié)出可采取以下的方式進(jìn)行處理。

對邊開關(guān)、中開關(guān)分別進(jìn)行驗(yàn)證，將整個(gè)跳閘開入回路分段進(jìn)行驗(yàn)證，徹底杜絕某一段回路接線錯(cuò)誤而校驗(yàn)和驗(yàn)收過程中無法發(fā)現(xiàn)的情況，具體驗(yàn)證方法如下：

(1) 驗(yàn)證邊開關(guān)跳閘開入回路時(shí)，將中開關(guān)狀態(tài)切換把手切至“開關(guān)檢修”狀態(tài)，此時(shí)中開關(guān)跳閘開入回路被短接，此時(shí)對邊開關(guān)進(jìn)行單相開關(guān)分閘操作，當(dāng)開關(guān)單相分位，其余兩相合位時(shí)，通過量取跳閘開入回路內(nèi)邊開關(guān)的斷路器輔助接點(diǎn)以及檢查線路保護(hù)內(nèi)跳閘開入情況判斷邊開關(guān)跳閘開入回路有無異常；

(2) 驗(yàn)證中開關(guān)跳閘開入回路時(shí)，將邊開關(guān)狀態(tài)切換把手切至“開關(guān)檢修”狀態(tài)，此時(shí)邊開關(guān)跳閘開入回路被短接，此時(shí)對中開關(guān)進(jìn)行單相開關(guān)分閘操作，當(dāng)開關(guān)單相分位，其余兩相合位時(shí)，通過量取跳閘開入回路內(nèi)中開關(guān)的斷路器輔助接點(diǎn)以及檢查線路保護(hù)內(nèi)跳閘開入情況判斷中開關(guān)跳閘開入回路有無異常。

通過以上驗(yàn)證步驟可以檢驗(yàn)整個(gè)跳閘開入回路的正確性、完整性，杜絕跳閘開入回路存在誤接線的情況[2-5]。

5 結(jié)語

此次故障中出現(xiàn)的線路保護(hù)開入異常是一起典型的接線錯(cuò)誤導(dǎo)致保護(hù)功能異常的案例。在此次異常處理中發(fā)現(xiàn)，在3/2接線系統(tǒng)中，當(dāng)線路邊開關(guān)檢修、中開關(guān)運(yùn)行時(shí)，線路保護(hù)A相跳閘，即使在線路保護(hù)跳閘開入接線錯(cuò)誤的情況下，線路保護(hù)仍會收到A相跳閘開入。因此在基建驗(yàn)收及二次檢修時(shí)，應(yīng)通過對邊、中開關(guān)分段量取開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)通斷以及觀察線路保護(hù)內(nèi)跳閘開入的方式來判斷回路是否正確，而不能直接通過邊、中開關(guān)線路保護(hù)開入顯示來判斷回路正確與否。本次異常處理對變電二次檢修、基建驗(yàn)收等環(huán)節(jié)有一定的借鑒意義。