刀闸位置不对应对母差保护的影响研究

魏赏辉

（广东电网有限责任公司惠州供电局，广东 惠州 516001）

对于双母线运行方式的220kV变电站，根据电网运行方式的实际需求，调度会经常要求运行人员倒闸操作，将各线路间隔在双母线上进行切换。母线差动保护装置BP-2B利用隔离刀闸辅助接点对母线实时的运行方式进行判别。变电站内运行方式变化时，对于BP-2B的大差计算没有影响，但直接影响到BP-2B的小差计算。如果隔离开关的实际位置与其辅助接点的状态不对应，将会导致母差保护小差计算错误，对母差保护装置的正常判断造成重大影响。

1 案例分析

某220kV变电站为双母线接线方式，有2套BP-2B分别作为母线主一保护和主二保护。在某次母线侧2G刀闸检修工作完成后，在恢复送电的过程中，将母线侧2G刀闸合上。此时BP-2B发出“切换继电器同时动作”、“互联”等告警信号。母线互联状态一般是在进行倒母线操作时，某一支路的2把母线刀闸同时合上的状态。同时发现母差保护屏的刀闸位置模拟盘上，检修间隔的2把刀闸位置指示灯同时亮灯。用万用表在母差保护屏后测量刀闸位置开入端子的电位，2把刀闸合位开入均为正电。即该2把刀闸开入的实际均为合位。对于这种“互联”状态，BP-2B的母差保护动作逻辑是：任意一条母线故障必须将2条母线的所有单元全部跳开才能切除故障。当母线互联时，母差保护将只以大差电流作为差动元件的动作判据，不再计算小差电流，差动保护动作后，不再选择母线，直接跳开全部开关。即在发生母线故障时，会将非故障母线上的开关误跳开。

因为刀闸位置不对应，造成母差保护BP-2B处于“互联”状态，这种情况必须立即处理。查看此前的操作记录，发现该间隔在停电之前挂在Ⅰ母上，而送电后挂Ⅱ母。而在将Ⅰ母侧隔离刀闸拉开后，该刀闸的辅助接点状态仍然处于合位。将该间隔1G刀闸辅助接点进行更换后，刀闸的辅助接点状态得以与实际位置对应。BP-2B装置的刀闸位置开入恢复正常，异常告警信号消失。

2 刀闸位置不对应对BP-2B的影响

2.1 对母差保护功能的影响

刀闸辅助接点能够将正确的刀闸分合状态开入给BP-2B，是BP-2B母差保护功能可以准确动作的必要条件。通过启动该间隔Ⅰ母或Ⅱ母的切换继电器，为保护装置确认该间隔刀闸的运行状态，以此决定母差保护动作后选择哪一条母线上的支路出口回路。如果该间隔两把母线刀闸均为合位，则启动母线互联，母线出现区内故障时，将2条母线上所有间隔的断路器都跳开。如果该间隔的2把母线刀闸均为分位，则在母差保护动作逻辑中不计入该间隔。由上可知，隔离开关辅助接点对母差保护的正确动作起着至关重要的作用。为了防止刀闸位置开入错误，BP-2B会对隔离开关的辅助接点开入不断的进行自检。当测量到某支路有电流且2个隔离开关位置都无信号时，发出告警信号，并根据当前系统的电流分布状况自动校核隔离开关位置的正确性，以确保保护不误动。除了发出告警信号外，还会根据该间隔有无电流来自动修正刀闸的位置。在刀闸位置开入异常故障处理完成后，需在BP-2B装置上按复归按钮，才会停止修正。如果不复归，装置会一直处于异常运行状态。但如果出现多个间隔的刀闸位置开入异常，BP-2B可能无法完成自动修正的任务，此时需人工利用模拟盘的把手来强制设定刀闸位置，直到故障处理完成后才能将把手恢复。另外，在利用间隔电流自动修正刀闸位置时，若该间隔处于空载或轻负荷的状态，BP-2B可能实现不了正确自动修正刀闸位置开入的功能。如果此时母线区外发生故障，异常开入的间隔流过故障电流，BP-2B非常可能发生误动。刀闸位置开入异常对BP-2B来判断母线是否处于互联状态也有很大的影响。总结以往工作中的经验，刀闸位置不对应的原因主要包括2种：第一，刀闸辅助接点接触不良，在应当导通的状态下依然断开。第二，刀闸辅助接点粘连，在主接点已断开后，辅助接点由于粘连依然处于导通状态。下文将就刀闸位置不对应的情况，对母差保护装置的影响进行具体分析。

比如在倒闸时，2把母线侧刀闸均为合位。但由于接触不良，其中1把刀闸的辅助接点没有导通。若在倒闸过程中，没有将母线互联硬压板投入，BP-2B则无法判断出母线当前是否处于互联的状态；如果此时母线出现区内故障，BP-2B只会跳开刀闸开入为合位那条母线上的断路器。BP-2B会向母联发跳令，经整定延时后，由于刀闸实际为互联状态，因此母联流过的故障电流仍然会大于失灵电流定值。此时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后，第1段时限切除（母联）分段开关，第2段时限切除两母线上所有的连接元件，将另一条母线上的断路器跳开。如此，母线故障的切除时间延长，对电网稳定性的破坏性更大。

对于刀闸辅助接点粘连的情况，其风险分析如下。某间隔投运时，合上另一把刀闸辅助接点未粘连的刀闸。在倒闸操作完成后，BP-2B会判断2把刀闸都处于合闸位置，误判为互联状态。如果此时母线发生接地故障，会将2条母线上所有间隔的断路器都跳开，扩大了事故范围。

2.2 对失灵保护功能的影响

BP-2B的断路器失灵保护以及母差保护共用1个跳闸出口。若某间隔发生线路故障，断路器保护动作，该线路的保护装置会给BP-2B开出1个启动失灵的信号。BP-2B收到启动失灵信号后，经失灵复压闭锁，先延时跳开母联开关，再延时跳开失灵间隔所挂母线上所有的开关。断路器失灵保护原理如图1所示。

图1 断路器失灵保护原理图

若实际位置为分位的1G刀闸，在BP-2B内开入为合位，当挂在Ⅰ母上的某断路器失灵，该刀闸位置异常开入的间隔将误动，导致事故范围的扩大。而如果是该刀闸位置异常开入的间隔出现开关失灵，将会把2条母线上的所有开关均跳开，同样导致事故范围的扩大。

3 刀闸位置开入异常的防范措施

第一，母差保护装置在运行时，禁止开展与刀闸位置开入回路相关的工作。如果一定要开展的话，则要将工作间隔在母差保护屏模拟盘上对应的刀闸位置，将把手打到“强制合”或“强制分”位置，使得BP-2B刀闸位置开入与一次设备状态相一致，以规避BP-2B刀闸位置开入异常的风险。

第二，在刀闸位置开入回路的相关工作结束后，验收时要测量刀闸辅助接点的导通情况，在刀闸位置变换过程中，辅助接点状态与刀闸位置同步。

第三，在倒闸操作完成后或巡视过程中，应检查母差保护屏上的刀闸位置指示灯，以及装置的“互联”、“分列运行”等信号。对于异常的信号，不能马上复归。复归按钮的正确使用方法是，首先利用模拟盘上刀闸位置强制把手设为与现场一致，再按复归按钮，将异常信号先复归。直到故障处理完毕后，才能将模拟盘上的强制把手恢复为自动运行状态，同时观察异常信号有没有再次报出。

4 结语

虽然刀闸的辅助接点只是一个很小的部件，但对母差保护装置的正常运行有着重要影响。运维人员在倒闸操作或刀闸位置异常故障处理时，要将刀闸位置不一致所可能导致的风险都考虑进去，避免进行错误的操作，或忽视了异常情况。同时由于母差保护装置误动所造成的影响太大，在巡视过程中，要将母差保护屏上的刀闸位置指示灯作为一项重点巡视任务，防止由于各种原因造成的刀闸位置不一致的异常情况，维护变电站的安全稳定运行。