運行經(jīng)驗表明，電力系統(tǒng)中輸電線路故障大多是瞬時性故障，微機(jī)線路保護(hù)一般配有自動重合閘功能，在線路故障跳閘后啟動重合閘可以及時恢復(fù)供電，有效提高供電可靠性。重合閘啟動方式分為保護(hù)啟動及位置不對應(yīng)啟動，通常需要取用斷路器操作箱的各相跳閘位置繼電器觸點信號作為動作條件。如果硬件或二次回路出現(xiàn)故障，就可能導(dǎo)致重合閘失敗。

本文介紹一起220kV變電站兩條35kV線路跳閘后重合閘不成功的故障，根據(jù)保護(hù)裝置上跳、合位燈同時亮起及重合閘的動作邏輯，分析重合閘失敗的原因，提出一種從保護(hù)裝置操作板件查找問題的新思路。

1 事件基本情況

220kV園區(qū)變電站35kV部分采用單母分段接線，共有35kV出線8條，該站35kV側(cè)中性點經(jīng)消弧線圈接地，35kV出線配有三段式電流保護(hù)及一次重合閘，保護(hù)裝置型號為南瑞科技NSR—3611R保護(hù)測控一體裝置。故障發(fā)生時一次系統(tǒng)圖如圖1所示，饋線2開關(guān)運行于35kV Ⅰ段母線，饋線6開關(guān)運行于35kV Ⅱ段母線，1號主變低壓側(cè)301開關(guān)及1號分段開關(guān)在合位，2號主變302開關(guān)在分位，1號主變301開關(guān)帶35kV全部負(fù)荷。

圖1 園區(qū)變電站35kV部分一次系統(tǒng)圖

5月20日05:52，調(diào)度中心報該站35kV饋線2線路、35kV饋線6線路過電流保護(hù)動作，動作情況見表1。調(diào)度值班人員發(fā)現(xiàn)開關(guān)重合閘未成功后，通知運行人員至現(xiàn)場進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置上跳、合位燈同時亮起，如圖2所示。

表1 保護(hù)動作情況

圖2 裝置重合閘失敗且跳、合位燈同時亮起

2 故障分析

2.1 故障波形分析

該站兩臺故障線路保護(hù)裝置記錄了當(dāng)時的故障情況，饋線2線路故障波形如圖3所示，饋線6線路故障波形如圖4所示。

結(jié)合保護(hù)裝置記錄的故障波形文件及后臺報文進(jìn)行分析，5月20日當(dāng)天有中雨，凌晨03:00左右，園區(qū)變35kV Ⅰ母發(fā)生單相接地，35kV Ⅰ母A相電壓降低，原因系饋線2線路A相單相接地，因園區(qū)變35kV側(cè)中性點經(jīng)消弧線圈接地，因此系統(tǒng)仍能繼續(xù)運行，但此時B、C兩相相電壓升高至線電壓。

05:52，從故障波形可以看出，此時饋線6線路上C相發(fā)生接地故障，由于饋線2線路A相原來就存在接地故障，因此35kV中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生異名相兩相接地短路故障，饋線2線路A相及饋線6線路C相流過較大故障電流。故障過程中因線路閃絡(luò)，造成線路A、B、C三相短路，此時饋線2、饋線6線路保護(hù)裝置過電流Ⅰ段保護(hù)動作，兩條故障線路斷路器事故分閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

圖3 饋線2線路故障波形

圖4 饋線6線路故障波形

2.2 保護(hù)裝置跳、合位燈同時亮分析

保護(hù)人員到現(xiàn)場時檢查發(fā)現(xiàn)斷路器在跳位狀態(tài)，而該裝置面板跳、合位燈同時亮起。對保護(hù)裝置進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)斷路器跳合閘回路完好，能夠手動、遙控進(jìn)行分合閘，表明該裝置操作回路正常，因此判斷跳合閘位置監(jiān)視回路出現(xiàn)故障的可能性較大。

保護(hù)裝置的操作回路如圖5所示，合閘監(jiān)視繼電器并接于跳閘回路中，斷路器在跳位時斷路器常開輔助觸頭打開，斷開合閘回路，此時合閘位置繼電器應(yīng)不得電返回，合閘位置繼電器觸點打開。而事故現(xiàn)場保護(hù)裝置操作板件上合閘位置繼電器觸點閉合，導(dǎo)致開關(guān)在分位而保護(hù)裝置合位燈亮。

查閱裝置說明書后發(fā)現(xiàn)，該裝置的合位位置監(jiān)視回路由電阻和電壓繼電器串聯(lián)而成，當(dāng)電壓繼電器的電壓超過繼電器啟動值時，則電壓繼電器動作，裝置采集到合位為1；當(dāng)電壓繼電器的電壓低于繼電器啟動值時，則電壓繼電器返回，裝置采集到合位為0。現(xiàn)場的合閘位置繼電器在斷路器跳位時仍然動作，是跳、合位燈同時點亮的直接原因。

圖5 NSR—3611保護(hù)裝置操作回路

將故障裝置的操作板拆下，與南瑞科技硬件工程師研究后發(fā)現(xiàn)，本批次NSR—3611保護(hù)裝置操作板件使用的位置監(jiān)視繼電器為TE繼電器，型號為 TPA—248D2H1，如圖6所示，而廠內(nèi)最新生產(chǎn)的操作板件的繼電器為松下繼電器，型號為ST1—DC48V—F，將現(xiàn)場的操作板件寄回南瑞科技實驗室并進(jìn)行大量實驗后發(fā)現(xiàn)，故障裝置使用的合閘位置繼電器存在缺陷，受到干擾時繼電器節(jié)點無法返回，造成故障線路斷路器跳開后合閘位置繼電器仍然得電，合位燈依然點亮。

圖6 現(xiàn)場NSR—3611操作板件（采用TE繼電器）

2.3 保護(hù)裝置重合閘未動作分析

保護(hù)人員查閱裝置說明書發(fā)現(xiàn)，該裝置重合閘動作條件為：①重合閘已充電；②無外部閉鎖重合閘開入；③Imax＜0.06In；④3I0＜0.06In；⑤斷路器不在合位。滿足上述條件后，達(dá)到重合閘時間定值，重合閘才動作。而現(xiàn)場裝置由于操作板件的問題，裝置始終可以采到合位，因此造成保護(hù)動作斷路器跳閘后重合閘不動作。

針對以上分析，廠家采用召回這一批保護(hù)裝置操作板件的方法，解決重合閘動作失敗的問題。同時，由于廠家生產(chǎn)能力不足，板件生產(chǎn)需要較長時間，現(xiàn)考慮將重合閘邏輯改為單位置判斷，僅采裝置跳位，刪除開關(guān)不在合位的條件，確保裝置功能正常。

3 整改措施

1）針對該站35kV保護(hù)測控裝置重合閘失敗的情況，對轄區(qū)內(nèi)各類保護(hù)測控裝置的操作板件進(jìn)行排查，如有使用該批次繼電器產(chǎn)品，上報計劃一并進(jìn)行更換。

2）裝置重合閘動作失敗并有跳、合位燈同時亮的情況，保護(hù)人員應(yīng)清楚重合閘動作邏輯和操作回路的原理，針對重合閘動作條件逐一確認(rèn)，并對操作回路進(jìn)行全面排查。在排除二次回路及斷路器機(jī)構(gòu)的問題后，重點檢查裝置的操作板件，確認(rèn)合閘位置繼電器未返回是該問題的癥結(jié)所在。

3）現(xiàn)場發(fā)生跳、合位燈同時亮的情況，保護(hù)人員通常會認(rèn)為是保護(hù)裝置與斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)防跳回路同時啟用，因寄生回路產(chǎn)生這一情況[10]。但若是因防跳回路造成，通常是合上斷路器后由于機(jī)構(gòu)內(nèi)防跳繼電器續(xù)流才會出現(xiàn)跳、合位燈同時亮的情況，與本文所述情況有一定區(qū)別，應(yīng)具體情況具體分析。

4）加強(qiáng)對設(shè)備的運行維護(hù)。在日常工作中，對繼電保護(hù)裝置的定期檢驗需要按標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程進(jìn)行，完成各項試驗，同時加強(qiáng)對保護(hù)裝置的管理。

5）規(guī)范新設(shè)備投運調(diào)試工作。設(shè)備投運時，驗收人員應(yīng)按驗收細(xì)則要求對保護(hù)裝置進(jìn)行傳動試驗，確保裝置能夠正確動作，杜絕發(fā)生重合閘動作失敗的情況。

4 結(jié)論

自動重合閘作為電力系統(tǒng)中一種提高供電可靠性的有效手段，對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起到重要作用。本文對一起重合閘失敗的故障進(jìn)行分析，在確認(rèn)二次回路接線正確后，發(fā)現(xiàn)故障的直接原因是保護(hù)裝置操作板件上合閘位置繼電器有缺陷，導(dǎo)致裝置始終可以采到斷路器合位。

這起重合閘失敗的故障提高了專業(yè)人員對重合閘裝置的充電、動作邏輯的進(jìn)一步認(rèn)識。此次事件所提供的經(jīng)驗可有效避免此類故障再次發(fā)生，顯著提高了電網(wǎng)重合閘裝置的運行可靠性。

本文編自2021年第11期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“一起35kV線路跳閘后重合不成功故障分析”，作者為吳笑天、徐新 等。