220kV變電站中刀閘接觸缺陷對(duì)斷路器保護(hù)的影響

張興

摘 要：220 kV變電站作為國家電力系統(tǒng)的核心樞紐，承擔(dān)著保障變電站的長期、安全、平穩(wěn)運(yùn)行的重任，因此，降低其事故發(fā)生率對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有重要的現(xiàn)實(shí)意義。以某220 kV變電站中刀閘接觸不良缺陷現(xiàn)象為例，分析了此缺陷對(duì)保護(hù)裝置的正常運(yùn)行造成的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在刀閘接觸不良時(shí)易導(dǎo)致斷路器失靈保護(hù)和斷路器死區(qū)保護(hù)無法正確動(dòng)作，且可能存在安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，提出了針對(duì)此問題的解決措施，以免此類問題再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站；母差保護(hù)；零序電流；報(bào)警信號(hào)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.131

1 事件概述

2014-10-30，監(jiān)控員在對(duì)某220 kV變電站監(jiān)控巡視的過程中發(fā)現(xiàn)，該變電站3362開關(guān)A相遙測(cè)值顯示為0，B和C兩相遙測(cè)值正常，該間隔無異常遙信光子動(dòng)作。經(jīng)運(yùn)維人員到站檢查發(fā)現(xiàn)，變電站綜自后臺(tái)3362開關(guān)A相遙測(cè)值及3362開關(guān)PSL632斷路器保護(hù)A相采樣值為0，220 kVⅡ母母差保護(hù)中3362開關(guān)支路A相采樣值也為0，但保護(hù)裝置并無告警，裝置運(yùn)行正常。在通知檢修人員及保護(hù)人員到場(chǎng)檢查后確定原因?yàn)椋?362開關(guān)Ⅱ母?jìng)?cè)33622刀閘A相接觸不良。因此，3362開關(guān)A相遙測(cè)值及3362開關(guān)斷路器保護(hù)A相采樣值都為0.

2 保護(hù)裝置無異常告警原因分析

2.1 3362開關(guān)斷路器保護(hù)無異常告警分析

3362開關(guān)斷路器保護(hù)裝置為國電南自PSL632C斷路器保護(hù)裝置，經(jīng)查閱國電南自PSL632C保護(hù)裝置說明書，該裝置邏輯中設(shè)置有CT不平衡判據(jù)，當(dāng)無電流突變量滿足啟動(dòng)條件時(shí)，自產(chǎn)零序電流3I0大于零序電流啟動(dòng)定值3I0set時(shí)，20 s后報(bào)CT不平衡告警。同時(shí)，裝置告警節(jié)點(diǎn)閉合，變電站后臺(tái)和調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)報(bào)“PSL632C保護(hù)裝置異?！毙盘?hào)。經(jīng)查閱該變電站3362開關(guān)PSL632C保護(hù)裝置定值得出，該裝置“零序電流啟動(dòng)定值”為0.2 A，3362電流互感器CT變比為2 500∶1.缺陷發(fā)生時(shí)，3362開關(guān)B和C相電流一次值為63 A、62 A，折算為二次值后為0.025 2 A、0.024 8 A。

2.2 220 kV母差保護(hù)無異常告警分析

2.2.1 南瑞繼保RCS915E母差保護(hù)

經(jīng)查閱南瑞繼保RCS915E母差保護(hù)說明書可知，該裝置設(shè)置有2個(gè)TA斷線告警判據(jù)，分別為：①任一支路3I0>0.25Iфmax+0.04In時(shí)，延時(shí)5 s發(fā)TA斷線報(bào)警信號(hào)。該判據(jù)可由控制字選擇退出；②差流大于TA斷線整定值IDX，延時(shí)5 s發(fā)TA斷線報(bào)警信號(hào)。當(dāng)滿足上述兩個(gè)判據(jù)其一時(shí)，RCS915E母差保護(hù)裝置“TA斷線告警”節(jié)點(diǎn)閉合，變電站后臺(tái)與調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)報(bào)“RCS915E母差保護(hù)CT斷線告警”信號(hào)。

2.2.2 南瑞B(yǎng)P-2B母差保護(hù)

經(jīng)查閱南瑞B(yǎng)P-2B母差保護(hù)說明書可知，該裝置“TA斷線”判據(jù)為母差裝置有差流且有一支路電流Ix大于“TA斷線”告警門坎值Idx。當(dāng)滿足“TA斷線”判據(jù)時(shí)，BP-2B母差保護(hù)裝置“TA斷線告警”節(jié)點(diǎn)閉合，變電站后臺(tái)及調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)報(bào)“BP-2B母差保護(hù)CT斷線告警”。由于母線保護(hù)范圍內(nèi)并無故障，流入220 kVⅡ母的電流與流出220 kVⅡ母的電流相等，Ⅱ母母差保護(hù)中并無差流。此時(shí)，不滿足“TA斷線”判據(jù)，因此，BP-2B母差保護(hù)裝置運(yùn)行正常且無告警信息。

3 對(duì)斷路器失靈保護(hù)的影響分析

為了保證在某一開關(guān)失靈時(shí)能安全、可靠地切除故障，在斷路器保護(hù)中配置有斷路器失靈保護(hù)。圖1為典型的220 kV變電站中3/2“線線串”接線圖。當(dāng)L1線路上K1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，線路保護(hù)應(yīng)當(dāng)跳開3312、3310兩個(gè)斷路器。如果此時(shí)邊斷路器3312失靈時(shí)，3312斷路器失靈保護(hù)應(yīng)動(dòng)作跳開Ⅱ母上連接的所有斷路器。如果在Ⅱ母上K2點(diǎn)發(fā)生短路故障，母線保護(hù)動(dòng)作跳開連接于母線的所有斷路器。如果此時(shí)3312斷路器失靈，則3312失靈保護(hù)應(yīng)將3310斷路器跳開，同時(shí)，發(fā)遠(yuǎn)方跳閘命令跳開對(duì)側(cè)3311斷路器，故障點(diǎn)被隔離。對(duì)于3310斷路器失靈保護(hù)，當(dāng)線路L1上K1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，如果3310斷路器失靈，則3310斷路器失靈保護(hù)應(yīng)動(dòng)作跳開3311、3312兩個(gè)斷路器，同時(shí)，發(fā)遠(yuǎn)方跳閘跳開對(duì)側(cè)3311、3321斷路器，故障被隔離。

當(dāng)33122刀閘和33121刀閘A相發(fā)生接觸不良的缺陷時(shí)，3312電流互感器TA1中會(huì)間歇流過電流，所以，3312斷路器保護(hù)中A相電流采樣值并不能真實(shí)反映一次電流情況，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)將不能快速隔離故障點(diǎn)，具體分析如下：①如圖1所示，如果此時(shí)線路L1上K點(diǎn)發(fā)生A相接地故障，線路保護(hù)應(yīng)動(dòng)作跳開3312斷路器3310斷路器。如果此時(shí)3312斷路器A相拒動(dòng)，則需要失靈保護(hù)動(dòng)作去跳開3310斷路器并發(fā)遠(yuǎn)方跳閘跳開對(duì)側(cè)3311斷路器。由于33122刀閘接觸不良，此時(shí)，3312斷路器保護(hù)中可能沒有A相電流的采樣值，無法滿足失靈保護(hù)啟動(dòng)條件，所以，3312斷路器失靈保護(hù)無法啟動(dòng)，失靈保護(hù)將不能正確動(dòng)作，故障點(diǎn)不能被及時(shí)隔離。②如圖1所示，當(dāng)Ⅱ母上K2點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，Ⅱ母母差保護(hù)應(yīng)動(dòng)作跳開連接在Ⅱ母上的所以斷路器（包括3312斷路器）。如果3312斷路器A相拒動(dòng)，則需要失靈保護(hù)動(dòng)作去跳開3310斷路器并發(fā)遠(yuǎn)方跳閘跳開對(duì)側(cè)3311斷路器。由于33122刀閘接觸不良，此時(shí)3312斷路器保護(hù)中可能沒有A相電流的采樣值，不滿足失靈保護(hù)啟動(dòng)條件，所以，3312斷路器失靈保護(hù)無法啟動(dòng)，失靈保護(hù)將不能正確動(dòng)作，故障點(diǎn)不能被及時(shí)隔離。

4 解決措施

由上述分析可得知，當(dāng)3/2接線中出現(xiàn)刀閘合閘不到位的情況時(shí)，合閘不到位的支路電流互感器中將不會(huì)流過電流，這將導(dǎo)致斷路器失靈保護(hù)和斷路器死區(qū)保護(hù)無法正確動(dòng)作。而由于調(diào)控中心監(jiān)控員對(duì)遙測(cè)值采取定期巡視的方式，所以，在發(fā)生刀閘合閘不到位的情況時(shí)，監(jiān)控員無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，進(jìn)而存在安全風(fēng)險(xiǎn)。為了解決此類問題，本文提出了以下2個(gè)解決措施。

4.1 增加低負(fù)荷TA斷線判據(jù)

由上述分析可得知，由于PSL632C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，而由于定值整定的零序啟動(dòng)電流值比較大，所以，無法反映負(fù)荷較小的支路刀閘接觸不良的情況。對(duì)于此種情況，可以在PSL632C保護(hù)裝置中增加低負(fù)荷CT斷線判據(jù)，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)線路負(fù)荷較低時(shí)，可以投入低負(fù)荷TA斷線告警控制字，其邏輯如圖2所示。

4.2 調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)增加遙測(cè)值歸零告警

調(diào)控中心D5000監(jiān)控系統(tǒng)中，只有當(dāng)遙信變位時(shí)告警窗才會(huì)有告警信息并伴隨語音告警，而按照國家電網(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》的要求，遙測(cè)值只需定期巡視即可。所以，當(dāng)發(fā)生刀閘接觸不良時(shí)，監(jiān)控員并不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。為了解決此問題，可以在調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)中增加遙測(cè)值歸零告警。當(dāng)開關(guān)處于合位而無遙測(cè)值時(shí)，告警窗能夠彈出“XX間隔遙測(cè)值歸零”告警，并伴隨有語音提示。

5 結(jié)束語

綜上所述，變電站是電力系統(tǒng)的主要組成部分，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。本文探討了一起220 kV變電站因發(fā)生刀閘接觸不良而導(dǎo)致PSL632C斷路器保護(hù)失靈保護(hù)和死區(qū)保護(hù)無法正確動(dòng)作的問題，提出了在保護(hù)裝置中增加“低負(fù)荷TA斷線判據(jù)”和調(diào)控中心監(jiān)控系統(tǒng)增加“遙測(cè)值歸零告警”的解決措施，使調(diào)控中心監(jiān)控員在線路低負(fù)荷運(yùn)行中可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)刀閘接觸不良的缺陷，并及時(shí)將事故的范圍縮至最小，以防對(duì)人身和設(shè)備造成危害。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕