一起倒母操作引起两母线失压的分析

丁可为

(绍兴电力局，浙江 绍兴 312000)

1 事故经过

某500 kV变电站220 kV部分主接线为双母双分段接线方式，如图1所示。

因220 kV正母分段开关A相倒置式TA上部发生渗油缺陷，需将220 kV正母分段开关改检修。因2号主变220 kV开关运行在副母I段母线上，为保证系统运行的稳定，调度要求将2号主变220 kV开关由副母I段倒至正母I段运行。缺陷处理完毕，调度再次发令，将2号主变220 kV开关恢复至副母I段运行。当值班人员在操作到“合上正、副母I段压变低压并列开关BK”时，发生了正、副母I段母线压变低压、空气开关同时跳闸的异常情况，使运行于该正、副母线上的所有线路保护交流电压同时失去。操作人员立即停止操作，由值长向调度作了简要汇报。现场技术人员查询了操作人员的操作过程及步骤，未见任何问题。但操作人员向技术人员提供了一条较为重要的线索，即在合压变低压并列开关BK时，发现压变低压并列切换继电器1QJ结点处曾出现较大弧光(继电器1QJ切换起动回路见图2)。但由于在此前一次停役倒母操作中该结点处也出现类似弧光，却未造成压变低压空气开关跳闸，因此这一现象并未引起技术人员的足够重视。为不影响设备运行，在检查确无其他问题后，试送两母线压变低压空气开关ZKK1，ZKK2成功后，恢复了2号主变220 kV开关由正母I段倒至副母I段运行，如图3所示。

2 原因分析及处理

恢复操作结束后，技术人员对这一情况进行了详细分析和检查。由于值班人员曾提供有关1QJ继电器结点处出现较大弧光的信息，遂重点对压变低压并列切换继电器1QJ外观以及内部结点的情况进行目测检查，未发现结点上有明显的电弧灼伤痕迹。从1QJ继电器结点处产生较大弧光的情况看，可能的原因有以下几点。

(1) 正、副母I段处于分列运行状态。当母线处于分列运行情况下，由于一次系统处于不同电源系统，导致BK开关合闸后由压变低压并列切换继电器1QJ结点将2个不同期电源系统通过低压侧进行并列。但由于此时两电压间存在电压和相位差，致使在并列的一瞬间，结点间将出现较大的合环电流，不仅会造成较大短路弧光出现，同时也将会导致母线压变空气开关因过流动作而跳闸。而实际情况是，正、副母I段母线一直由1号母联开关处于合环运行状态，不应出现这样的异常情况。从图2所示的1QJ继电器切换启动回路中BK操作可以看出,其1QJ动作还直接受1号母联及其正副母闸刀辅助结点的闭锁，因此不存在上述母线分裂运行的问题。

(2) 继电器结点表面有轻微脏污或毛刺。在继电器结点通断过程中，由于结点间电压的作用，会使脏污或毛刺物烧蚀而产生弧光，但这类弧光不会很大，也不可能出现母线压变低压空气开关跳闸的情况。经现场检查该继电器，也证实了此分析。

(3) 压变低压并列切换继电器1QJ结点间发生短路。按该思路分析，从图4继电器1QJ结构侧正面和侧面图可以看出，该继电器共有6对动合结点，按照三列二行排列。根据图纸和现场实际压变二次电压接入情况核对，该继电器实际接入压变二次电压的情况如图3所示。其中使用的1QJ结点共为4对，即该继电器所有的6对动合结点中，有2对未使用。为说明清楚，将图3在1QJ上的压变低压二次电压接线情况实际对应到如图4所示的切换继电器1QJ结构图上。该继电器右侧一列的上下2对动合结点，分别接入了要并列的正母I段(即图4中的A630、A640)、副母I段(即图4中的B630、B640)的同相电压，因此对于上下2对动合结点，其本身的通断不会出现相间短路情况(但前提是正、副母I段不能处于分列运行状态)。但分析发现，图4中上下2对动合结点的中间部上下簧片却存在着副母I段A640和正母I段B630不同相电压的情况，因此存在发生短路的可能性。

针对上述几种情况全面综合分析发现，第3种情况存在的可能较大。因此，对图4中1QJ继电器结点的实际结构进行了详细、全面的检查，发现该继电器上下3对动合结点，其结点中间部分的实际目测间距非常小，仅3 mm左右，如图4继电器正面图所示。由于继电器上下2对动合结点的中间间距过小，在继电器通断过程中，结点簧片无论是在继电器通或断过程中，均可能出现因结点接通或者释放过程的簧片发生行程过冲和回弹，导致上下相邻2对动合结点中间部分发生瞬时触碰，从而导致短路而产生弧光，并由此引起压变低压二次回路过流，致使出现两母线压变低压空气开关ZKK1，ZKK2同时跳闸的异常现象。同时，由于结点本身属于非正常性触碰，短路电流的大小具有一定的随机性，因而导致压变低压空气开关时跳时不跳的情况。

通过现场操作人的回忆，证实弧光发生的部位确实是在该继电器右侧结点位置处，与所分析情况基本吻合。

在继电保护人员到现场进行检查和实验后，证实异常情况系该因素所致。因此，对该继电器1QJ上下2对结点簧片中间部分的间距作适当调整并测试正常后，又进行操作试验，不再出现结点间弧光现象，更没有出现母线压变低压空气开关跳闸的异常情况。

3 反思和防范对策

故障继电器型号为DZ-32B，绕组额定励磁电压为110 V DC。该继电器虽运行4年多，但实际操作次数并不多，出现这样的情况较为罕见。由于双母接线的母线压变二次电压对于继电保护的正常运行十分重要，在倒闸操作过程中，因压变低压并列切换继电器1QJ发生内部不正常的短路事故而导致母线压变低压空气开关同时跳闸，进而导致相应母线上运行的线路保护同时失去交流电压的异常，确实是一件很不应该发生的事件，值得引起同行的重视和关注。从另一方面看，在回路的设计、设备选用等环节上也存在一定的不合理情况。

为防止再次出现类似问题，有必要做好以下防范对策。

(1) 在电路原理设计过程中，特别要注意不能只考虑回路完整和原理正确，还要在设计定型前考虑所选的设备、元件及其在使用过程中可能出现的问题。如，一些继电保护反措虽早已以文下发，但在设计过程中往往未被采纳。尤其注意不要为了追求设计和使用布置上的方便甚至完整而忽视了运行操作中的安全性。如，在该变电站中，若采用四列分布的动合结点继电器就不可能再出现该问题。

(2) 在产品采购中，应使用质量过硬的产品，尤其对于一些使用在重要操作回路或频繁操作的设备或元件，必须确保选用设备的安全和稳定。如选用的静结点簧片必须具备一定的刚性，防止过冲或反弹，而动结点簧片也不能仅考虑继电器的动作功率而使用弹性较小的材质。

(3) 应加强继电保护定校工作的全面性。对于存在的类似问题能否在校验中被提前发现是一个值得反思的问题。在电磁型继电器校验过程中，重点检查的是继电器的动作、返回值以及结点的接触电阻等等，当接触电阻不符合要求时，往往会采取校调簧片来调整结点的压力，但在此过程中很可能会导致相邻结点间距不符合安全距离要求。另外，在继电器检查中也很少会检查上下2对不同结点之间的开距是否满足运行和使用的安全性。

(4) 在运行操作过程中，值班人员可能早已发现该继电器结点处有弧光产生，但因没有发生类似母线压变空气开关跳开的异常情况，也就没有引起足够的重视，甚至还可能误认为是正常情况。在本次修复以后，才发现该继电器在切换中基本看不到结点产生的弧光。因此，在操作过程中若发现异常情况，值班人员应当眼到、心到，多动脑，多想一想。这样就有可能及早发现这些不正常情况。

此次异常情况的发生，既有设计上存在的不合理因素，也有设备本身的质量问题。但设备检修维护不到位等问题，也是导致异常发生的主要原因，希望类似问题能够引起广泛重视，确保电网和设备的运行安全。