6kV變電所快切裝置切換失敗原因分析及對策

白雪松 李朝巖 李彤 路義龍

摘要：近年來電力系統快切裝置隨著快切技術的日益成熟得到廣泛應用，在發電、石油化工、冶金等對供電系統穩定性要求較高的行業應用更加普遍，本文對一起6kV快切裝置切換失敗的原因進行了分析，并提出了相應的解決方案，旨在通過本文的論述，對快切裝置的應用及保護改進有所借鑒。

關鍵詞：快切裝置；切換失敗；原因分析

某化工企業2008年進行了線路光纖差動保護以及快切改造，光線差動保護用于進線全線路保護，快切裝置用于實現變電所母線失電快速切換備用電源功能，實現在母線失電事故情況下備用電源快速投入，確保供電持續，從而提高供電系統的穩定性。但如果進線保護與快切裝置保護的配合不當，將導致快切裝置在系統故障時切換失敗，使快切裝置無法實現快速切換功能，本文對某廠6kV快切裝置切換失敗的原因進行了分析，并提出了相應的解決方案，

1.事故經過

某廠6kV變電所電力系統運行方式為1#進線、2#進線分段運行，母聯開關熱備用，每條進線可帶全所兩段6kV負荷，兩條進線各裝設南瑞RCS9613CS光纖差動保護裝置用于進線保護，母聯柜裝設南瑞RCS9611CS保護裝置，隔離柜裝設ABB SUE3000快切保護裝置，供電系統圖見圖1

2012年10月3日該6KV變電所由于電力供電系統出現接地過電壓事故，導致2#進線電纜頭柜內進線電源電纜A相電纜頭的一根引線絕緣擊穿，2#進線A相電纜對屏蔽層放電，2#進線縱差保護動作開關跳閘、過流Ⅰ段保護動作，SUE3000快切裝置接到2#進線柜過流閉鎖信號，未進行切換動作，母聯切換失敗，2#母線失壓。運行人員在查找出事故原因后，將已跳閘的2#進線開關抽出，手動合上母聯開關，回復Ⅱ段母線供電。

2事故過程分析

1）進線1以及進線2 A相電流波形分析

如圖2，故障發生在波前時間-77ms，在波前時間50ms時，故障電流達到最大，其瞬時值為3348A，方向由母線指向故障電纜，該反饋故障電流經過2.5個周波后，其交流分量衰減完畢，平均周期21.92Hz.

2）母線A及母線B AB相電壓分析

如圖3，故障發生在波前時間-77ms，經過0.75個周波后故障相電壓迅速衰減完畢，衰減后的電壓維持在大約300V（有效值）左右，此時的電壓波形為非正余弦周期波形，在故障斷路器分閘后，該電壓值抬升1000V（有效值）左右。

此次事故中由于故障發生在進線柜電纜頭處，在故障發生瞬間2#進線柜保護器檢測到過電流信號，發出閉鎖快切裝置信號，同時在2#進線斷路器跳閘后，Ⅱ段因所帶電動機負荷較大的原因，電動機失電后轉子繼續轉動使電動機處于發電狀態，向Ⅱ段母線充電，致使Ⅱ段母線電壓抬高。進線綜合保護器的過流閉鎖信號導致快切裝置未動作，未發出分事故進線斷路器、合母聯斷路器的切換指令，導致Ⅱ段母線失壓。

光差啟動快切的保護功能是在線路電纜發生故障時，通過進線上下級光纖差動保護器的實時通訊功能，瞬間分開饋線側以及進線側斷路器，同時進線側斷路器發出啟動快切裝置快速切換命令，合母聯斷路器開關，達到備用電源帶全所負荷的目的。

進線過流閉鎖快切裝置是為了在故障母線發生過流事故時，進線斷路器過流跳閘后，閉鎖快切裝置合母聯開關命令，避免將備用電源切向過流事故段導致事故擴大，而本文的事故中，事故發生在進線柜電纜頭處，故障時過電流從母線反饋向故障電纜，其實質過流故障并不是發生在母線上，理論上應啟動快切裝置的快速切換功能，而進線綜合保護器因過電流檢測未設定方向性，導致進線綜合保護器在檢測到過流信號后，向快切裝置發出過流閉鎖信號，閉鎖快切動作，從而導致快切裝置切換失敗。

3處理措施

針對事故的原因分析，采取如下措施：

1）進線綜合保護裝置過流設定方向性過流保護，在母線過流信號指向進線電纜側時，進線綜合保護裝置的過流信號將不發出快切裝置過流閉鎖信號，快切裝置將根據兩段系統電壓實時監測數據，依據切換判據選擇采用快速切換、首次同相切換、殘壓切換或延遲切換功能。

2）調整進線綜合保護邏輯，在進線差動保護動作與指向電纜側的過流保護動作同時發生時，閉鎖進線綜合保護器的過流信號輸出給快切裝置，同時進線的光差啟動快切裝置保護功能啟動，進線綜合保護器向快切裝置發出光差啟動快切命令，快切裝置依據接收到的快速切換命令，啟動快速切換功能，切除故障進線開關，同時合上母聯開關，備用電源帶全所負荷，保證故障母線在進線線路電纜發生事故時，能夠快速切除故障，同時保證母線不發生失壓事故，確保供電持續平穩。

3）當母線發生過流事故時，如過流指向母線側，進線綜合保護器的過流閉鎖信號判據維持不變，指向母線側的過流保護功能在進線保護器內的保護邏輯維持原始設定，確保母線或饋線回路出現短路故障時，進線綜合保護器能夠閉鎖快切裝置動作，避免備用母線切向故障母線而造成全所停電事故。

參考文獻

[1]ABB電力自動化集團 sue 3000 產品說明書

[2]變電所線路光差保護配合快切切換改造 張存壽 大氮肥 2014年9月

作者簡介：“6kV變電所快切裝置切換失敗原因分析及對策”主作者白雪松，現任職大慶石化公司化肥廠供電車間主任。

（作者單位：大慶石化公司化肥廠）