高压隔离开关辅助接点损坏引起连锁反应造成全站失电问题分析

胡军

（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞，523000）

1 全站失电前、后的电网运行方式

1.1 失电前电网运行方式

220kV部分：220kV A变电站（失电站）220kV部分为双母线接线方式，由220kV线路Ⅰ回254断路器、220kV线路Ⅱ回线253断路器向220kVⅠ段母线供电，220kV线路Ⅱ回线251断路器向220kVⅠ段母线备供（热备用状态），220kV线路Ⅰ回线252断路器处于检修状态，220kV备自投装置正常投入（单备双方式），220kV#1、#2主变压器运行于220kVⅠ段母线，220kV母联212断路器处于运行状态,220kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行。

110kV部分：220kV A变电站（失电站）110kV母线并列运行。

1.2 失电后电网运行方式

220kV部分：220kV A变电站（失电站）220kVⅠ、Ⅱ段母线失电。

110kV部分：110kVⅠ、Ⅱ段母线失电，即全站失电。

2 事件发生经过

2.1 事件发生经过

2017年xx月xx日09时47分，值班员正常断开220kV母联212断路器时，220kVⅠ段母线PT二次保护电压空开（三相联动）、计量电压B相（分相）空开跳闸，220kV备用电源自投装置检测到220kVⅠ段母线失电后，220kV备用电源自投装置启动并动作出口跳开220kV线路Ⅰ回254断路器、线路Ⅱ回线253断路器，合上220kV线路Ⅱ回线251断路器。

2.2 事件扩大经过

220kV线路Ⅱ回线路251断路器经220kV备用电源自投装置合上后，因满足距离手合加速保护动作条件，09时47分29秒268毫秒，220kV线路Ⅱ回线路主一、主二保护距离手合加速保护动作后永跳251断路器，造成220kV A变电站全站失电。

3 调查分析

3.1 现场检查情况

二次检查情况：（1）检查发现220kVⅠ段母线PT二次电压空开跳闸。（2）检查发现220kV电压并列装置母线PT电压并列开关在“禁止并列”位置。（3）调阅故障录波文件，发现220kV母联212断路器断开至220kVⅠ段母线PT二次电压空开跳闸前，220kVⅠ、Ⅱ段母线均有电压，且大小均降至50%UN，波形一致，怀疑220kVⅠ、Ⅱ段母线PT二次回路非正常并列，排除220kV PT并列屏并列的可能后，缩小范围至220kV线路和主变电压切换回路。（4）检查220kV线路和主变电压切换回路，发现220kV宁江Ⅰ回线路保护屏电压切换回路电位异常，依次检查保护屏、断路器端子箱、隔离开关机构箱，常闭接点回路电压均为负电位，判断电压切换继电器同时动作、220kVⅠ、Ⅱ段母线PT二次回路被并列。（5）进一步检查2542隔离开关机构箱内辅助开关接点通断情况，发现12对常开常闭接点均未导通。

对辅助开关进行了解体分析：ZKF6型真空辅助开关，其有效输出角度为90度，最终输出角度由行程开关控制电机停转实现。当转轴转到一定角度后，在储能弹簧的作用下，活动拨块带动转子快速动作，形成常开、常闭接点的迅速切换。

检查辅助开关的常开、常闭节点均处于开断状态，初步分析：辅助开关快速机构已动作但未成功切换；解剖后进一步发现：辅助开关内部部件已经发生位移，接点与电磁铁相对位置发生改变、磁场偏移，造成常开接点打开、常闭接点也断开。

3.2 继电保护动作行为分析

（1）220kVⅠ段母线PT空开跳闸行为分析

通过220kV母差保护装置开入变位情况、后台及故障录波图（分析，09时47分18秒610毫秒，断开220kV母联212断路器后，并列装置电压监视继电器返回，后台报220kVPT并列装置Ⅰ母、Ⅱ母失电信号。故障录波显示，此时220kV Ⅰ、Ⅱ段母线PT二次电压均降低至50%UN左右，但220kVⅠ、 Ⅱ段母线PT二次仍有电压（电压保持6秒）。

220kVⅠ段母线带电、Ⅱ段母线停电，但Ⅰ、Ⅱ段母线PT二次电压回路经由220kV线路Ⅰ回254断路器间隔的电压切换回路并列，220kVⅠ段母线PT经Ⅰ段母线二次电压空开、Ⅰ母PT重动回路、220kV线路Ⅰ回254断路器电压切换回路、Ⅱ母PT重动回路、Ⅱ母PT二次电压空开向220kVⅡ母PT反送电，导致220kVⅠ母PT二次保护电压空开（B6，三相联动空开）、计量电压B相空开（C6，A、B、C相分相空开）跳闸。

图1 母线PT二次回路反充电原理图

220kV母线PT保护电压与计量电压使用PT不同绕组，保护电压回路使用B级空开，计量电压回路使用C级空开。B、C级空开在动作特性上有所差别，当空开动作时间为6S时，B6空开动作电流大约为18A左右，C6空开动作时间大约为20A左右，B级空开比C级空开动作电流更小。根据B级、C级空开特性，当电流大小相同时，C级空开动作时间比B级稍长。

当220kV母联212断路器断开后，对Ⅱ母PT反充电，Ⅰ、Ⅱ母PT空开均产生过电流情况，Ⅰ母PT空开位于电源侧，ⅠPT二次电压空开先与Ⅱ母PT空开跳闸。

（2）220kV备自投动作行为分析

09时47分24秒695毫秒，220kVⅠ段母线PT二次保护电压空开跳闸后，220kVⅠ、Ⅱ段母线二次电压失电，220kV 备自投装置进入备自投判断逻辑，因满足其动作条件：①220kVⅠ、Ⅱ段母线二次电压失电；②备自投有流判据满足动作条件（该备自投装置有流闭锁定值为0.5A，故障录波测得220kV线路Ⅰ回254断路器、线路Ⅱ回253断路器流过最大二次电流约为0.02A，达不到有流闭锁定值0.5A，220kV备用电源自投装置经过1.5s后出口跳开主供线路220kV线路Ⅰ回254断路器、线路Ⅱ回253断路器，经3.0s出口合上220kV线路Ⅱ回线251断路器， 220kV线路Ⅱ回线251断路器因距离手合加速动作跳开，备自投动作情况如图2所示。

图2 220kV备自投装置动作报告

分析结论：220kV备自投动作正确。

（3）220kV线路Ⅱ回线251断路器动作行为分析

09时47分29秒214毫秒，220kV备用电源自投装置出口合220kV线路Ⅱ回251断路器，因220kVⅠ段母线PT二次保护电压失电，同时有电流突变量启动，电抗值为0.4欧姆，满足手合距离加速保护动作的三个条件，距离手合加速动作出口永跳220kV线路Ⅱ回251断路器。（注：距离手合加速需满足三个条件：①手动合闸加速动作。三相开关跳位10s后又有电流突变量启动，则判为手动合闸，投入手合加速动能，PT断线不闭锁手动合闸加速。②加速距离段测量阻抗满足接地或相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段其中一段定值。③电流突变量启动。）

分析结论：220kV线路Ⅱ回线251保护动作正确。

4 原因分析

4.1 直接原因

2542隔离开关辅助开关切换不正常，常闭接点未正常闭合，引起PT二次侧并列，造成220kVⅠ段母线PT二次保护空开跳闸。

4.2 间接原因

在断开220kV母联212断路器时，220kVⅠ段母线PT二次电压通过254断路器操作箱内电压切换回路反充电至Ⅱ段母线PT，造成220kVⅠ段母线PT二次保护空开跳闸，220kVⅠ段母线二次电压失电，220kV 备自投装置进入备自投判断逻辑，经过1.5s后出口跳开主供线路220kV线路Ⅰ回254断路器、线路Ⅱ回253断路器，经3.0s出口合上220kV线路Ⅱ回线251断路器（备自投动作正确）。随后，因220kVⅠ段母线PT二次保护电压失电，同时有电流突变量启动，电抗值为0.4欧姆，满足线路保护手合距离加速保护动作的三个条件，220kV线路Ⅱ回线251主一、主二保护的距离手合加速动作出口永跳，从而该站220kV线路电源端全部断开，全站失电。