一起高壓開關(guān)柜差動(dòng)故障跳閘事件分析

杜 琳

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司，陜西 西安710016）

0 引言

西安地鐵供電系統(tǒng)采用110／35kV兩級(jí)電壓集中供電方式，經(jīng)交流35kV環(huán)網(wǎng)電纜與車站變電所環(huán)串聯(lián)成供電網(wǎng)絡(luò)。全線共分為6個(gè)分區(qū)，其中第三分區(qū)包含龍首原、安遠(yuǎn)門、北大街3個(gè)站，龍首原為首端站，北大街為末端站，采用兩路進(jìn)線互為備用以保障系統(tǒng)正常供電。中壓35kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜采用西門子8DA10系列產(chǎn)品，是地鐵供電系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行的好壞直接決定地鐵各車站及列車運(yùn)行的可靠性。本文通過(guò)一起35kV開關(guān)柜差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘事故分析，說(shuō)明電流互感器二次側(cè)開路對(duì)設(shè)備造成的影響，并提出相應(yīng)的整改措施，以確保供電系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

1 事件經(jīng)過(guò)

2012年12月24日凌晨，西安地鐵變電專業(yè)高試工班在龍首原進(jìn)行35kV GIS開關(guān)柜Ⅱ段及2#動(dòng)力變預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，電調(diào)倒閘過(guò)程中將龍首原102B分閘后，102A差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，導(dǎo)致安遠(yuǎn)門、北大街兩站全所失電2h，造成較大影響。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查，判定故障原因?yàn)辇埵自?5kV GIS開關(guān)柜102A電流互感器電流保護(hù)回路端子排端子號(hào)222的連接片未恢復(fù)到位，導(dǎo)致流互B相二次側(cè)開路，從而啟動(dòng)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。

2 故障查找

2.1 差動(dòng)保護(hù)原理及裝置

差動(dòng)保護(hù)是基于比較線路兩側(cè)電流的大小和相位，根據(jù)“電路中流入節(jié)點(diǎn)電流的總和等于0”原理設(shè)計(jì)的。西安地鐵二號(hào)線35kV開關(guān)柜進(jìn)出線采用差動(dòng)保護(hù)裝置為西門子公司的7SD610保護(hù)模塊，兩個(gè)車站保護(hù)裝置之間采用光纖通訊。

2.2 導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因

（1）電流互感器故障，二次回路檢測(cè)到異常電流信號(hào)，導(dǎo)致保護(hù)裝置故障跳閘。

（2）區(qū)間環(huán)網(wǎng)電纜發(fā)生短路接地，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)裝置兩端電流差，從而跳閘。

（3）通信光纖故障，一端保護(hù)裝置收不到對(duì)側(cè)電流信號(hào)，導(dǎo)致保護(hù)出口跳閘。

（4）保護(hù)裝置本體故障導(dǎo)致開關(guān)誤動(dòng)作跳閘。

2.3 故障排查

（1）對(duì)光纖回路進(jìn)行檢查，光纖回路工作正常。

（2）對(duì)線路電纜進(jìn)行巡視檢查，電纜無(wú)異常。

（3）保護(hù)裝置檢查：

1）保護(hù)定值分析：對(duì)跳閘龍首原和安遠(yuǎn)門數(shù)據(jù)進(jìn)行下載和分析，龍首原102A開關(guān)B相電流為0，安遠(yuǎn)門101A開關(guān)B相電流為0.2kA，差流值為0.2kA，通過(guò)變比（400／1）換算二次側(cè)電流為0.5A，超過(guò)7SD610保護(hù)差動(dòng)整定值0.2A。

2）故障波形分析：從跳閘曲線圖（圖1、圖2）可以看出，在2：22：55.085時(shí)電流峰值達(dá)到200mA，此電流一直持續(xù)了85ms，超過(guò)保護(hù)定值設(shè)定的30ms。

圖" 龍首原"!-+故障波形

圖- 安遠(yuǎn)門"!"+故障波形

通過(guò)以上兩條分析可以看出，該時(shí)刻保護(hù)裝置檢測(cè)到的故障電流和持續(xù)時(shí)間均大于保護(hù)定值，使得保護(hù)出口開關(guān)跳閘，屬于保護(hù)裝置正常動(dòng)作跳閘，保護(hù)裝置工作正常。

（4）電流互感器檢查：故障報(bào)文（圖3）顯示龍首原B相電流為0，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)開關(guān)柜電流互感器進(jìn)行二次校驗(yàn)，在二次側(cè)加量之后，一次側(cè)未顯示電流值，可以判定為電流互感器或其接線端子存在故障。

2.4 故障確認(rèn)

確定故障范圍后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)龍首原35kV開關(guān)柜102A電流互感器B相二次側(cè)開路（圖4）。

分析可知，當(dāng)電調(diào)倒閘時(shí)斷開龍首原102B開關(guān)后，安遠(yuǎn)門103開關(guān)自投，龍首原102A、安遠(yuǎn)門101A須同時(shí)帶安遠(yuǎn)門和北大街全所負(fù)荷，且有6臺(tái)變壓器同時(shí)啟動(dòng)，電流互感器開路造成龍首原102A保護(hù)模塊7SD610未采集到B相電流，導(dǎo)致龍首原站102A與安遠(yuǎn)門站101A開關(guān)之間差流過(guò)大、差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，這是造成本次故障的根本原因。

圖* 龍首原故障報(bào)文

圖. 龍首原"!-+電流互感器二次側(cè)斷開點(diǎn)

3 電流互感器開路危害、原因及防范措施

3.1 電流互感器開路危害

我們知道電力系統(tǒng)一般需要將一次系統(tǒng)的高電壓和大電流換算成低電壓和小電流，其中進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換的互感器為電流互感器。電流互感器二次側(cè)不允許開路，否則會(huì)造成很大影響。

（1）電流互感器是一種特殊的變壓器，在二次側(cè)開路時(shí)，二次側(cè)電壓會(huì)上升到一次側(cè)線圈壓降的很多倍，從而影響二次回路的正常運(yùn)行，并危及人身安全。

（2）二次側(cè)開路會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置可能因?yàn)闆](méi)有電流而不能反應(yīng)故障，也可能導(dǎo)致保護(hù)裝置檢測(cè)到異常電流誤動(dòng)作。

3.2 電流互感器開路原因

電流互感器開路原因是多方面的，一方面可能由于檢修人員工作中的失誤，甩開的線頭忘記恢復(fù)而復(fù)查時(shí)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)；另一方面，二次線端子接頭壓接不緊，在日常地鐵運(yùn)營(yíng)中由于震動(dòng)等原因松脫，接線端子在運(yùn)行中發(fā)生接觸不良等都可能造成二次回路開路。

3.3 防止電流互感器開路的措施

（1）在進(jìn)行繼電保護(hù)校驗(yàn)工作時(shí)，一定要嚴(yán)格執(zhí)行工作票相關(guān)安全措施，工作前要做好事故預(yù)想。對(duì)斷開的電流端子一定要做好記錄，并按照記錄進(jìn)行恢復(fù)。恢復(fù)完后，務(wù)必用萬(wàn)用表檢查其接觸是否良好。

（2）在設(shè)備日常巡檢時(shí)采用看、聽、聞等多種方式，一般電流互感器二次側(cè)開路會(huì)伴隨滋滋的電流聲，保護(hù)裝置電流一般會(huì)顯示異常，且有異常氣味等現(xiàn)象，這些都要求員工提高責(zé)任心，在日常巡視中細(xì)心、耐心，將故障消滅在萌芽狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

電流互感器作為線路二次測(cè)量的常見設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性對(duì)供電系統(tǒng)有著直接的影響，對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)安全有著非常重要的作用。通過(guò)本文的分析我們知道作業(yè)中在短接和恢復(fù)二次回路時(shí)，一定要對(duì)流互端子多次檢查，確保設(shè)備正常，并在日常巡檢中加強(qiáng)檢查，防止由于流互二次側(cè)開路導(dǎo)致人員受傷和設(shè)備故障的情況發(fā)生。

［1］SIEMENS 7SD610保護(hù)裝置操作手冊(cè)［Z］.

［2］西安地鐵供電系統(tǒng)維修教材［Z］.

［3］變電設(shè)備檢修規(guī)程（試行）［Z］.

［4］中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.AC35kV繼電保護(hù)整定值通知單 V2.0［Z］.