一起配網線路開關重合閘不成功的事件分析

摘要：通過對一起配網線路開關重合閘不成功事故的分析，驗證了上下級開關保護之間配合的重要性，尤其是對配置不一的配網保護裝置，要關注上下級保護的配合關系，重視上下級保護裝置的運維質量。為提高開關的重合閘成功率，針對配網裝置功能不完善的情況，應做好測試工作，確保功能符合要求;為厘清開關定值配合關系，可通過制作定值簡圖的方法，使得上下級開關保護配合關系清晰，有利于發現問題。

關鍵詞：重合閘成功率;功能完善;定值失配

1? ? 故障現象

2019年8月31日，某變電站10 kV珠回線725開關零序過流Ⅰ段保護動作跳閘，重合不成功。經巡線無異常，確認53T2斷開，試送電725開關成功;確認96T1分閘，試送53T2開關成功;確認石北支線4T1開關分閘，試送96T1成功;確認石北支線54T1開關分閘，試送4T1成功;斷開北樓支線2T1開關、山佬支線2T1開關后，試送54T1開關不成功。確定故障點在石北支線54T1開關與北樓支線2T1開關、山佬支線2T1開關之間。依據該推導過程，配電運維人員對石北支線54T1開關與北樓支線2T1開關、山佬支線2T1開關中間的線路進行重點巡查，發現了故障點正是該區域的一個公變B相避雷器擊穿，隔離故障點后恢復供電。

2? ? 保護分析

該10 kV線路全長48.724 km，其中架空線路共46.919 km，電纜線路共1.805 km，配變78臺，其中公變41臺，專變37臺，線路總容量為15 221 kVA，其中主干線全長10.668 km，線路分支線56條，共有自動化開關11臺。斷路器開關投入了過流保護、零序保護功能，負荷開關投入了電壓型邏輯保護功能，即得電合閘、失電分閘功能。為便于分析，選取自動化開關關鍵參數形成簡圖，如圖1所示，在簡圖中標出了各個開關的前后連接關系、保護主要功能投退及定值參數情況。

根據主站收到的報文信息，梳理出開關動作過程如圖2所示。

對照圖1及圖2，我們可以推導出整個故障跳閘過程：10 kV珠回線725開關零序保護動作跳閘后，后面的6個負荷開關均投入邏輯保護，失壓分閘;經過5 s的重合閘延時，變電站725開關合閘;根據關合延時的時間設置，53T2開關、96T1開關、石北支線4T1開關、石北支線54T1開關、根竹坪支線11T11開關、根竹坪支線44T1開關將依次合閘，但當石北支線54T1開關合閘后，變電站725開關檢測到故障電流后零序保護動作跳閘，由于根竹坪支線11T11開關關合延時70 s，時間未到，根竹坪支線11T11開關沒有有壓合閘;由于分閘短時閉鎖功能的設置，53T2開關、96T1開關、石北支線4T1開關沒有失壓分閘，只有石北支線54T1開關失壓分閘;石北支線54T1開關失壓分閘后，變電站725開關再次重合閘，7 s后石北支線54T1開關有壓合閘;變電站725開關檢測到故障電流后零序保護動作跳閘，石北支線54T1開關失壓分閘;由于7 s的時間，變電站10 kV珠回線725開關重合閘充電時間不足，重合閘沒有啟動;全部開關分閘。依據該推導過程，配網運維人員對石北支線54T1開關與北樓支線2T1開關、山佬支線2T1開關中間的線路進行重點巡查，發現了故障點正是該區域的一個公變B相避雷器擊穿，隔離故障點后恢復供電。

根據對整個故障跳閘過程的分析，各個開關保護均能按照設定的定值正確動作。但是，依據繼電保護的選擇性原則，故障點在石北支線54T1開關與北樓支線2T1開關、山佬支線2T1開關之間，故障應由石北支線54T1開關直接隔離，而不能越級由變電站10 kV珠回線725開關動作隔離故障，造成停電范圍擴大。因此可判斷本次故障開關不正確動作，變電站10 kV珠回線725開關應重合成功，恢復除石北支線54T1開關后段負荷外的供電。變電站10 kV珠回線725開關重合不成功的原因為石北支線54T1開關沒有啟動合到故障閉鎖合閘功能，后側有故障點仍繼續合閘，發生多次得電合閘、失電分閘動作，未隔離故障，導致上級變電站725開關重合閘充電時間不足，重合閘沒有再次啟動，最終發展成全線停電事故。

對石北支線54T1開關裝置進行現場檢查及測試。石北支線54T1開關為負荷開關，2017年11月生產，其保護為電壓電流型保護，投入得電合閘、失電分閘功能，投入了合到故障分閘閉鎖啟動過流判據，保護功能配置如圖3所示。

合到故障分閘閉鎖功能原理：負荷開關合閘后，Y時限內電壓消失，并檢測到故障過流（過流或零流），控制器判斷合閘到故障區段，經一定延時后執行分閘并閉鎖開關合閘功能。

對裝置進行核查，保護裝置事件記錄如圖4所示。通過記錄分析，該負荷開關確實未能成功隔離故障，出現了多次的失電分閘、得電合閘的異常情況。經測試論證分析，由于2017年前10 kV配網為不接地系統，未投入零序保護，該廠家的裝置沒有配置零序電流判別功能。

3? ? 防范措施

針對本次開關重合不成功事件，主要防范措施有兩項：

一是投入新功能前務必完成實際測試，如不具備調試條件，應至少對每一個版本的裝置進行測試，確保功能符合要求。由于2017年前10 kV配網為不接地系統，未投入零序保護，保護裝置沒有配置零序電流判別功能。2018年下半年開始，為防范人身事故，開展10 kV配網接地方式改造，變更為小電阻接地方式，相應保護裝置投入零序保護，同步開展開關定值調整，投入零序電流判據。出于供電可靠性因素考慮，測試條件不具備，未能對配置不一的配網保護裝置逐一進行功能調試，從而給電網的安全運行留下隱患。要充分利用各個停電機會完成相應的測試，至少對同一個版本的裝置進行一次測試。

二是制作定值簡圖，清晰開關定值配合關系。本次開關重合閘不成功事件是由后級開關配合異常造成的，可以看出后級開關配合的重要性。為使停電范圍最小化，一條配網線路按照一定的原則設置了多個自動化開關，針對山區供電半徑的實際情況，一般會有十幾個自動化開關，甚至二三十個自動化開關。用傳統方法來記錄定值情況，每個開關一份定值單，一條線路開關十幾個，那么定值單也有十幾份，定值配合關系不清晰，無法發現定值失配的情況。可以參考圖1制作定值簡圖，直觀展現傳統的復雜網架及關鍵的保護配置信息，上下級保護配合關系一目了然，有利于發現定值失配問題。

4? ? 結語

電力系統運行經驗表明，架空線路絕大多數故障都是瞬時性的，占到90%左右，永久性故障一般不到10%。為降低停電對用戶的影響，提高供電可靠性，重合閘功能發揮了巨大的作用。為提高開關重合閘成功率，縮小停電范圍，針對配網裝置功能不完善的情況，應做好測試工作，確保功能符合要求。為清晰開關定值配合關系，可以通過制作定值簡圖呈現主要定值情況，使得上下級開關保護配合關系清晰，有利于發現問題。

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收稿日期：2019-12-03

作者簡介：吳英山（1982—），男，廣東封開人，工程碩士，高級工程師，助理三級技術專家，從事配網自動化技術管理工作。