一起110 kV线路跳闸造成下级开关站失电事故分析

俞 玲，李启本，戴人杰，吴旭鹏，贾金伟，高 烨

(国网上海市电力公司松江供电公司，上海 201600)

1 系统运行方式及保护配置情况

万达广场1号开关站的供电方式是，两路进线分别来自110 kV富林站和110 kV银泽站的10 kV出线，进线保护配置为线路纵差保护，开关站内分段开关配置有自切保护。富林站1号主变两条进线分别来自220 kV松江站和110 kV薛家浜站，110 kV松富1167开关配置有线路纵差保护。为保证供电可靠性，松江站、富林站和薛家浜站110 kV线路间配置有区域自愈保护。

2 事故现场巡视检查结果

220 kV松江站：110 kV松富1167开关跳闸(重合闸在停用状态)；110 kV富林站：A串自愈系统未动作，富林站110 kV一段母线失电，10 kV一/四段自切及10 kV二/三段开关在合位；而富林站一、二段母线所带10 kV开关站全部自切动作，其中万达广场1号开关站(两路进线为富11万达广场1号甲和银13万达广场1号乙)自切动作后，开关站另一路进线银13万达广场1号乙开关纵差保护动作，造成该座10 kV开关站全站失电。

事故发生后，现场巡视检查结果如下。

(1)松江站：110 kV松富1167开关C相纵差保护动作跳闸。

(2)富林站：厂站至调度主站通信中断，站内及调度主站保护动作无记录。A串自愈系统未动作，富林站110 kV一段母线失电，10 kV一/四段自切及10 kV二/三段自切动作。

(3)电缆：巡视发现松江站站外松富1167电缆登杆处，C相终端头故障。

(4)富林站10 kV一、二段母线自切动作，造成的影响如下：

1)富11万达广场1号甲供万达广场1号开关站。现场检查：万达广场1号开关站：两路进线开关(富11万达广场1号甲和银13万达广场1号乙)在分位，线路有电；10 kV分段自切动作，分段开关在合位；银13万达广场1号乙纵差保护动作跳闸。万达广场1号开关站全站停电。

2)富林站其余出线的下级站全部自切动作成功，未出现失电情况。

3 事故问题

(1)110 kV富林A串自愈系统：为松江站110 kV正母←→松富1167←→富林站110 kV一段母线←→薛富1K014←→薛家浜站110 kV一段母线←→沈薛1K032←→沈砖站110 kV一段母线；事故前一次系统链路图见图1[1]，开环点为富林站薛富1K014开关。当松江站松富1167开关跳闸，正常情况下110 kV富林A串自愈系统应动作：跳开富林站松富1167开关，合上富林站薛富1K014开关。而实际情况自愈未动作[2]。

图1 110 kV富林A串自愈系统接线图

(2)根据富林站及下级开关站自切整定显示，富林站：10 kV一/四、二/三分段自切动作延时为3 s，下级开关站自切动作延时4 s。正常情况富林站10 kV分段自切动作后下级开关站自切不应动作，而实际情况下级开关站自切全部动作了。

(3)万达广场1号开关站自切动作后，造成另一路进线纵差保护动作。

4 富林站保护拒动原因分析

针对本次事故存在的问题，由富林站厂站至调度主站通信中断，站内及调度主站保护动作无记录以及富林站A串自愈系统未动作可判断事故原因可能是富林站站内交流电切换时直流屏失电造成保护及通信装置失电，针对这些问题在现场进行检查处理。

4.1 现场试验情况

2016年8月7日早上，富林站综自、保护及直流屏厂家到现场进行检查。检查结果：直流屏装置显示控母、合母电压正常，蓄电池单体电池电压显示正常，蓄电池出口熔丝及降压硅链都正常。但对站内直流屏进行4次两路交流进线切换试验时，均出现了站内保护和自动出现短时失电，装置重启现象。其中两次在切换交流进线电源时，控母电压有短时电压跌落，初步判断是蓄电池存在问题[2]。

将直流屏上所有控母及合母充电模块全部退出运行，变电站直流单靠蓄电池输出，发现电池无法正常放电，站内直流全部失去，据此判定分析电池组中存在开路问题。现场检查蓄电池外观和连接线，无异常，初步怀疑是某节电池内部存在开路[3-4]。

4.2 富林站A串自愈系统未动作原因分析

通过分析发现，富林站通信中断及A串自愈系统未动作原因：松江站松富1167开关跳闸，造成富林站松富1167失电，同时富林站1号站用电失电。故障前富林站直流屏为1号站用电交流供电，在1号站用电失电情况下，迅速切换到2号站用电。正常情况下，交流电源切换瞬间，由蓄电池通过降压硅链放电，保持直流控母电压稳定，不会影响站内设备正常运行。但由于富林站电池组存在开路，在1号站用电切换至2号站用电的短时内，也会引起站内保护及通信设备直流失电，造成通道中断，站内自愈系统闭锁，不能正常动作。

4.3 富林站10 kV自切及下级开关站自切动作原因分析

富林站10 kV自切比下级站自切动作时间快了1 s，因富林站10 kV一、二段母线失电时，存在直流短时失电，需等2号站用电源切换上去后，直流恢复供电后，站内10 kV自切装置重启恢复后，才能判断一侧母线失电，启动自切装置动作。因增加了站用电切换时间及自切装置重启恢复时间(一般10 s左右)，导致了在富林站10 kV一、二段母线失电时，下级开关站先自切动作，富林站自切继电器重启后富林站自切也动作。

4.4 故障原因查找和处理

确定开路点时怀疑是蓄电池内部存在问题，因此首先对蓄电池组进行放电。发现蓄电池以20 A电流放电20 min，测量电池电压均正常，于是检查蓄电池到控制母线连接回路，首先检查蓄电池出口熔丝，发现正常。检查蓄电池熔丝后的控制开关，将该开关打开，测量蓄电池侧电压正常，但再次合开关时，该开关合不上，判定由于开关故障造成蓄电池不能正常向控制母线供电。由于该开关没有备品，所以临时将该开关进行了短接。短接后进行了直流屏交流进线2次切换和1次交流全部失电试验，变电站直流系统运行正常。

5 万达广场1号开关站全站失电分析

万达广场1号开关站：进线甲由富林站富11万达广场1号甲供，进线乙由银泽站银13万达广场1号乙供(原由富林站富41万达广场1号乙供，于6月17日割接至银泽站)。进线甲与富林站富11万达广场1号甲配置纵差保护，纵差保护投跳；进线乙虽由银13万达广场1号乙供，但纵差保护仍与原电源仓富林站富41万达广场1号乙差动，纵差保护投跳(见图3)。

图2 万达广场1号开关站接线图

2016年8月6日14:45左右，110 kV富林站10 kV一、二段母线失压，富林站内保护装置重启未能及时动作，造成以下后果。

万达广场1号开关站10 kV一段母线失压，10 kV分段自切动作跳开富11万达广场1号甲开关，合上10 kV分段开关。合上分段开关的瞬间，产生较大的冲击电流，造成纵差保护银13万达广场1号乙侧电流很大，由于进线乙与富林站富41备用进行差动比较(富林站富41万达广场1号乙割接至银泽站银13万达广场1号乙时，未将富林站侧纵差继电器同时移至银泽站，且未退出原纵差保护)，而富41已改至冷备用，电流为0 A。纵差保护的一侧电流很大，一侧电流为0 A，且差动电流超过整定值，判定为区内故障，速断跳开两侧开关。由于银泽站银13万达广场1号乙保护为反时限过流保护，整定值较高，动作延时较长，因此银13万达广场1号乙未出口跳闸(400/5,8A(5倍1.28 s))。因而造成万达广场1号开关站进线乙差动保护动作跳闸，富林站富41备用本就处于分闸状态，万达广场1号开关站全站失电。

正常运行时，万达广场1号开关站银13万达广场1号乙负荷电流在200 A以下，即使富林站富41万达广场1号乙电流为0 A，差动电流仍未达到整定值，纵差保护不动作。

万达广场1号开关站进线乙纵差保护为P521装置。

根据P521装置的动作原理，差动电流按照流入保护区内的电流向量之和来计算，制动电流是线路两侧测量到的电流的标量平均值来计算。这些都是分相计算，计算出的差动电流、制动电流所对应的坐标处于动作区时，则保护出口动作，位于制动区时，保护不动作。图3为P521纵差保护动作曲线。

图3 P521纵差保护动作曲线

正常运行时，万达广场1号开关站银13万达广场1号乙负荷电流在200 A以下，处于制动区，纵差保护不动作。有冲击电流时，越过k1线到达动作区。

6 结语

针对本次事故有以下两个问题：①目前站用电切换试验，只针对站用电屏，并没有相关规定要求对直流屏两路交流电源进行切换。在日常变电站巡视管理中没有引起注意及重视，导致定期试验不全面，没有及时发现蓄电池存在开路隐患；②

对于纵差保护管理存在漏洞，对于牵涉线路割接的纵差保护运行情况不够了解，接到调度修改铭牌通知时未向有关部门提出停用原纵差保护的要求。

对这两个问题，在日后的变电站运行维护中应注意：① 在今后每年的蓄电池充放电试验中，增加直流屏交流电源切换试验，并做好记录；② 加强工程的前期参与，加强二、三次设备的专业管理，尤其是纵差保护的管理，执行新的整定书之前首先要了解清楚原纵差保护的投退情况，若有遗漏，及时向有关部门提出异议。

参考文献：

[1] 李超群.上海电网110 kV手拉手链式接线自愈系统设计[J].电气应用,2014,33(19):82-85.

[2]黄琦东,俞玲,顾金弟.上海松江电网110 kV自愈系统研究与应用[J].华东电力,2014,42(5):969-976.

HUANG Qidong, YU Ling, GU Jindi. Research and Application of 110kV self-healing system for Shanghai Songjiang power grid[J].East China Electric Power,2014,42(5):969-976.

[3]马文长.变电站直流系统中 蓄电池的监测和维护问题[J].通信电源技术,2017(5):194-195.

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[4]管仁成,林冰.谈变电站直流系统运行故障分析处理[J].电子技术与软件工程,2013(16):181-182.