一起变电站直流系统异常导致10 kV线路保护拒动事件分析

曾招辉

（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514021）

0 引 言

变电站继电保护正确动作时快速切除故障，是防止事故扩大、保障供电可靠的有效手段。实际运行中，变电站保护拒动尤其是低电压等级设备的保护拒动时有发生。发生的原因有多种，其中因直流系统问题引起装置异常失去保护是一种情况。

1 事件经过

2019年9月某日，调度通知某110 kV变电站10 kV分段500、#1主变变低501开关跳闸，10 kV 1M母线失压。运行人员到现场检查发现：10 kV分段500保护动作跳开500开关，#1主变低后备保护动作跳开501开关；10 kV大坝甲线P51保护动作，P51开关合位，跳闸失败，保护装置告警灯亮，过流I段、过流II段、过流III段红灯亮。

检查保护动作过程如下：18:01:38.201，#1主变低后备保护启动动作；18:01:38.593，10 kV分段500保护启动动作；18:01:38.598，10 kV大坝甲线P51保护启动动作；18:01:38.660，10 kV大坝甲线P51过流I段动作；18:01:38.890，10 kV大坝甲线P51过流II段动作；18:01:39.171，10 kV大坝甲线P51过流III段动作；18:01:41.033，10 kV分段500过流I段动作；18:01:41.083，10 kV分段500过流I段动作返回；18:01:41.146，#1主变低后备过流速断动作；18:01:41.221，#1主变低后备过流速断动作返回；18:01:41.583，10 kV大坝甲线P51过流I段动作返回；18:01:41.608，10 kV大坝甲线P51过流II段动作返回；18:01:41.630，10 kV大坝甲线P51过流III段动作返回。

由保护动作信息可知：线路发生故障后，该变电站10 kV大坝甲线P51过流I段、II段、III段均动作，开关未跳开，故障未切除；达到10 kV分段500过流I段动作延时（0.4 s）后，保护动作跳开500开关，达到#1主变低后备过流速断保护延时（0.7 s），保护动作跳开501开关。根据动作过程分析，10 kV大坝甲线P51开关拒动，导致10 kV分段500、#1主变变低501开关越级跳闸，10 kV 1M母线失压。某变电站10 kV系统接线，如图1所示。

图1 某变电站10 kV系统接线

2 原因分析

10 kV大坝甲线P51在故障发生过程中开关拒动，一种可能原因是开关机构问题。因开关本体机构卡死或者跳闸线圈损坏，在通电时无法起到作用使开关跳开。经检修专业人员检查，开关机构良好，无卡涩现象；进行开关特性测试，跳闸线圈动作特性合格。另一种可能原因是线路发生故障时保护装置已动作，但无法出口或者跳闸出口脉冲无法传送至跳闸线圈。检查开关柜跳闸出口压板正常投入、无锈蚀，跳闸回路接线无松动，测量保护装置跳闸接点前后端子电位正确，因此排除保护装置以外的回路问题。

检查10 kV大坝甲线P51保护装置告警信息，装置显示“开出异常”报文。该保护装置型号为国电南自PSL691，该型号保护装置在重启自检过程中，工作电源输出不稳（低于18 V，继电器工作电源24 V）和出口继电器故障的情况下发“开出异常”告警，装置告警灯亮，发告警信号、闭锁保护，保护动作将无法出口，如图2所示。在装置发“开出异常”告警后，即使装置电源恢复正常，也只能通过重启保护装置才能复归此信号。同时，运行人员反映，后台遥控跳10 kV 1M母线间隔开关失败，只能通过五防钥匙在10 kV开关柜就地跳开开关。经检查发现，10 kV 1M母线间隔（线路、电容器、站用变）所有保护测控装置告警并报“开出异常”，重启保护装置告警信号消失，遥控开关正常。

图2 保护开出异常报文

对10 kV大坝甲线P51保护装置进行补充检验。经检验，在保护装置开出异常、装置重启前，保护采样正常，动作逻辑均正确，但在传动开关的试验中开关无法跳闸。重启装置复归“开出异常”信号后，再次进行保护传动开关试验，开关正确跳合闸，保护动作出口正常。因此，保护拒动的原因是保护装置开出异常，导致保护动作及遥控均无法出口。

3 直流系统对保护的影响

根据保护装置“开出异常”报文记录的时间，在后台监控检查相关信号时发现，异常信号报出时，该变电站#1直流系统发生瞬时异常，导致变电站内部分保护、测控等装置失电。经查，当日站内开展#1直流系统充电输出开关更换工作，工作过程中造成#1直流系统馈电母线+KM短时失电。在+KM电压恢复过程中，#1直流母线电压产生波动。10 kV 1M母线间隔保护装置电源取自#1直流母线，因而装置电源发生了瞬时异常，导致装置重启且电源输出不稳，最终发生“开出异常”告警信号并闭锁保护。因此，直流系统异常及保护装置开出异常的特定判据，是线路在故障时保护拒动以致越级跳闸的关键因素。

直流系统在变电站中为监控、远动、继电保护及安全自动装置、控制回路、信号回路等提供直流电源[1]。直流系统可靠与否，对变电站的安全运行起着关键作用。直流系统的异常情况如直流母线失压、直流系统接地或绝缘下降等，或许在异常发生时没有造成损失或引起一次系统异常，但在一次系统发生故障时可能导致保护拒动、在直流系统亮点接地时开关误动或留下隐患。直流系统的蓄电池也非常重要，蓄电池容量不足将在失去站用交流电源时影响保护的动作行为。

按照反事故措施要求，直流系统任何情况下不得无蓄电池运行，以防站内交流失压情况时失去直流电源，进而导致继电保护装置与控制回路被迫停运。35 kV及以上变电站内保护设备电源必须采用直流供电，避免交流系统故障时供电系统异常导致保护拒动。此外，保护装置的直流电源插件运行不应超过8年。

4 防范和整改措施

（1）组织排查各变电站同型号同系列保护装置情况，完善发生此类异常时的信号上送，以及时发现装置异常情况并处理；（2）在直流系统定检、消缺等工作结束以及发生异常后，对全站保护测控装置等二次设备进行检查；（3）加强直流系统维护，关注各个环节设备的健康水平，及时消除直流系统缺陷。

5 结 论

变电站直流系统对于保护来说至关重要，直接影响保护装置能否正确动作。做好直流系统的日常维护工作，对变电站保护装置正确动作、快速切除故障和保障系统稳定具有重要意义。同时，熟悉现场的保护装置，做好信号监视，及时处理装置异常，是避免事件发生的有效手段。