220kV母差保护刀闸位置不对应故障分析

崔宸昱

摘要：对于双母线运行方式的变电站，母差保护装置需要能正确应对现场母线运行方式的改变，以确保母线保护可靠、正确动作。母差保护装置通过各间隔母线侧刀闸的分合位来判断线路所挂母线，在发生母线区内故障后，判断应动作跳开哪条母线上的间隔开关，或间隔开关失灵时判断应跳开哪条母线上的所有间隔开关。而母差保护装置的刀闸分合位开入是通过各刀闸的辅助接点来实现的，一旦刀闸的辅助接点状态与刀闸的实际位置不一致，母差保护装置就不能正确判断母线运行方式，存在保护拒动或误动风险。

关键词：220kv;刀闸;位置不对应故障

1 案例分析

某220kV变电站采用双母线接线方式，配置2套BP-2B作为母差保护装置。某次220kV母线侧1G刀闸机构箱及刀闸更换完毕后，准备恢复送电时，合上1G刀闸，母差保护装置BP-2B报出“切换继电器同时动作”、“互联”等信号。查看母差保护屏上的刀闸位置模拟盘，更换刀闸间隔的两把母线刀闸的合位指示灯均点亮，即该间隔两把母线刀闸开入均为合位。查看倒闸操作记录，停电操作前该间隔挂I母，停电操作后挂II母。检查发现，拉开I母侧隔离刀闸时，该刀闸的辅助接点传动轴切换未同步，在刀闸拉开后该刀闸的辅助接点仍在合位。因此，在1G刀闸合于II母后，对于母差保护装置BP-2B，该间隔刀闸位置状态均为合位。

更换该间隔1G刀闸辅助接点后，故障得以排除，刀闸位置开入正常，母差保护装置BP-2B无其它异常告警信号。由此可知，一旦母线侧刀闸实际位置与母差保护装置开入不对应，母差保护装置的正常运行就将受到影响。

2 刀闸位置不对应的原因

（1） 刀闸辅助接点接触不良，即在刀闸主接点已处于闭合状态后，刀闸辅助接点因接触不良而未导通，仍处于断开状态。

（2） 刀闸辅助接点粘连，即在刀闸主接点已处于断开状态后，刀闸辅助接点因粘连而仍导通，处于闭合状态。

3 刀闸位置不对应对BP-2B的影响

3.1 对母差保护功能的影响

刀闸位置开入正确是母差保护装置可靠动作的必要条件。当某间隔中一把母线刀闸处于合位，而另一把处于分位时，各自的母线刀闸辅助接点将刀闸位置开入给母差保护装置BP-2B启动该间隔I母、II母切换继电器，确定该间隔挂在哪条母线上，并将保护动作出口选择在相应的母线出口回路。若某间隔两把母线刀闸的开入均为合位，则BP-2B启动母线互联回路，一旦母线发生区内故障，母差保护装置就会出口将两条母线上的所有间隔切除。若某间隔两把母线刀闸的开入均为分位，则退出该间隔的出口。

对于BP-2B保护装置，在某间隔的刀闸位置开入不对应时，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位置。在刀闸辅助接点故障排除后，需在保护装置上按下复归按钮才能接触修正。若多个间隔刀闸位置开入出现异常，则根据电流有可能无法正确自动修正刀闸位置，在这种情况下需进行人工干预，利用模拟盘上的刀闸位置把手进行强制设定，直到将所有刀闸位置开入回路的故障排除后才能恢复。

刀闸辅助接点接触不良导致刀闸位置开入错误时，虽然BP-2B具有刀闸开入自动修正功能，但是自动修正基于该间隔电流量时，一旦该间隔负荷较小或处于空载状态，在母线上各间隔二次电流分布基本平衡，大差、小差电流基本为零的情况下，母差保护装置就可能无法正确自动修正刀闸的位置开入。此时，一旦发生母线区外故障，刀闸位置异常的间隔就会流过故障电流，母差保护装置极可能误动。对于母差保护装置BP-2B，判断母线处于互联状态有两种方式：第一种是两把母线刀闸均处于合位，即刀闸在双跨状态;第二种是母线互联硬压板投入。某间隔在倒闸过程中，两把刀闸均处于合位，但由于刀闸辅助接点接触不良，其中一把刀闸的辅助接点并未导通。此过程中，若未投入母线互联硬压板，则会因刀闸位置开入异常而导致母差保护装置不能判别母线处于互联状态;但是母联开关已改为非自动状态，一旦母线发生故障，母差保护装置就只能跳开刀闸被判为合位的那条母线，而另一条母线上的间隔只能由母联失灵保护动作跳开，母线故障切除时间远长于母差保护装置动作时间，对系统稳定性造成破坏。

某间隔开关处于分位，母线侧刀闸都拉开，但是刀闸辅助接点粘连。此种情况下，在该间隔投入前并不会造成任何影响;但是一旦该间隔投入，合另一把未粘连刀闸，电压回路二次将并列运行，可能发生反充电事故，引起保护电压失压、电压互感器烧坏等。对于母差保护装置，此时因两把刀闸均为合位，故会误判母线处于互联状态。若此时发生母线区内故障，则母差保护装置会跳开两条母线上所有间隔，扩大事故范围。在刀闸操作过程中发生刀闸辅助接点粘连，在倒闸操作完成后，母差保護装置仍会判母线处于互联状态，同样存在母线故障后事故范围扩大风险。

3.2 对失灵保护功能的影响

对于BP-2B装置，断路器失灵保护和母线保护共用跳闸出口。当母线上某间隔的断路器失灵时，该间隔的失灵启动装置会发出一个失灵启动信号给母差保护装置BP-2B。BP-2B装置收到该失灵启动信号后，将启动该断路器所在的母线的失灵保护逻辑，经失灵复合电压闭锁后，按“失灵出口延时1”整定时间跳开母联断路器，按“失灵出口延时2”整定时间跳开该母线上所有断路器。

假如处于分位的1G刀闸辅助接点位置与实际不对应，在母差保护装置内开入为异常的合位时，当I母上某断路器的失灵动作开入到失灵保护屏后，该间隔的断路器将误动，造成事故范围扩大;而该间隔的断路器失灵动作，将同时跳开两条母线上的所有断路器，使I母保护误动，同样造成事故范围扩大。

4 注意事项及防范措施

（1） 在母差保护装置运行中，不能开展与刀闸二次回路相关的工作，若必须开展，则需向调度申请将母差保护屏模拟盘上对应间隔的刀闸把手切换到“强制合”或“强制分”位置，使得母差保护装置的刀闸位置开入与现场情况一致，规避在涉及刀闸回路的工作中可能造成的母差保护装置刀闸位置开入异常风险。

（2） 涉及到刀闸二次回路的工作完成后，在验收过程中应特别注意刀闸的实际位置与其辅助接点是否同步。通过测量刀闸辅助接点的导通情况，确保刀闸辅助接点接触良好，在刀闸位置变换后通断切换正常。

（3） 在巡视过程中或操作完刀闸后，应及时查看母差保护屏上的刀闸位置指示灯，确保指示灯的亮灭情况与现场实际位置一致，并检查母差保护装置“互联”、“分列运行”等信号。若刀闸位置不一致，则需仔细核对现场，查明原因。对于异常信号，不能轻易复归。若确认为刀闸辅助接点故障，则需立即采取措施，利用刀闸把手强制设置刀闸位置与现场一致，直到异常刀闸辅助接点更换完毕才能取消强制设定。

5 结束语

刀闸辅助接点在变电站中只属于小小的一个部件，但同样对保护装置的正确动作有着重要影响。这就要求运维人员在操作中做到心中有数，杜绝操作不当和对异常情况疏于检查;同时在设备验收过程中，要保证验收质量;在巡视过程中要保持高度负责任的态度，杜绝一切安全隐患，确保变电站的安全稳定运行。

参考文献

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