摘要：本文通过分析10kV母线速断保护动作，跳开主变10kV侧501开关，同时闭锁10kV备自投，造成10kV母线失压的事故，然后根据设备的实际现场情况推理出各种可能的故障原因，并提出了相应的处理措施。
关键词：母线速断
一、事件现象
某110kV变电站10kV1M母线速断保护动作，#1主变10kV侧501开关跳闸，同时闭锁10kV分段500开关备自投，造成10kV1M母线失压，运行人员到达现场检查10kV 1M母线无异常，但10kV F7线路保护装置的动作灯亮，707开关在合闸位置，其它保护装置无异常信号。
二、技术分析
10kV母线快速保护不是单独保护装置，它由动作元件和闭锁元件两部分组成，即嵌入主变变低后备保护装置中的动作元件和嵌入在10kV间隔（包括10kV线路、站用变、接地变、电容器组等）保护装置中的闭锁元件组成。10kV母线快速保护典型逻辑关系如图1所示。
图1 10kV母线快速保护典型逻辑
其中，动作元件反应流经主变变低开关的电流增大，当10kV母线上发生任何相间短路时，都能够反应。闭锁元件反应10kV间隔电流增大，当10kV间隔发生任何相间短路时，闭锁元件瞬时动作发出闭锁信号，该信号被瞬时传送到变低后备保护装置中10kV母线快速保护的逻辑回路中，起到闭锁10kV母线快速保护的作用。
在10kV母线快速保护功能设置为投入、10kV分段开关处于分闸位置、无10kV母线快速保护闭锁信号输入的情况下，当发生10kV母线短路故障时，10kV母线快速保护的动作元件动作，10kV母线快速保护经延时T1跳开主变变低开关，并同时闭锁10kV备自投。
当10kV间隔保护范围内短路故障或10kV分段开关在合闸位置时，闭锁元件瞬时发出闭锁信号并传送至主变变低后备保护装置，闭锁10kV母线快速保护。
110kV某变电站10kV母线快速保护与各10kV间隔单元闭锁元件之间的闭锁信号传送，采用硬接点方式，将所有10kV间隔单元保护装置中的闭锁元件瞬时动作出口接点并联后，接入主变变低后备保护装置的10kV母线快速保护闭锁开入回路，以闭锁变低后备保护装置中的10kV母线快速保护。
1、运行方式：
事故前，某110kV变电站#1、#2、#3主变各带本段10kV母线运行，各10kV母线分列运行，10kV分段500、550开关均在分闸位置，各主变变低501、502甲、502乙、503开关在合闸位置，如图2。
图2 事故前运行方式
事故后，该站#1主变10kV侧501开关跳闸，造成10kV1M母线失压，#2、#3主变各带本段母线运行，10kV分段500、550开关在分闸位置，如图3。
图3 事故后运行方式
2、10kV母线快速保护动作原因分析：
（1）10kV母线上发生短路故障，流经主变变低开关的故障电流达到10kV母线速断保护整定值。
（2）10kV间隔发生短路故障，流经主变变低开关的故障电流达到10kV母线速断保护整定值，但该10kV间隔闭锁元件无动作。
（3）10kV间隔发生短路故障，流经主变变低开关的故障电流达到10kV母线速断保护整定值，闭锁元件动作，但闭锁信号没有传送到变低后备保护装置中10kV母线快速保护的逻辑回路中。
3 处理过程
某110kV变电站10kV1M母线快速保护动作，#1主变10kV侧501开关跳闸，同时闭锁10kV 分段500开关备自投，造成10kV 1M母线失压。
运行人员到达现场检查10kV 1M母线一次设备无异常，10kV F7某某线线路保护装置的动作灯亮，707开关在合闸位置，其它保护装置无异常信号，将情况汇报调度，经调度监控班将10kV F7某某线路707开关远方分闸。
然后运行人员按步骤进行恢复：
合上#1主变10kV侧501开关，恢复10kV 1M母线送电；
除10kV F7线路外，恢复10kV 1M母线上的线路供电。
3、经调度令将10kV F7某某线线路由热备用转为检修。
4、再经调度令将10kV F7某某线707开关由冷备用转为检修。
经专业班组对10kV F7某某线线路保护装置检查后，怀疑其闭锁回路异常，更换其保护的CPU插件、操作插件及电源插件后装置试验合格。
确认10kV F7某某线线路可以投运后，按调度令将10kV F7线路707开关及线路由检修转为运行。
4、保护动作分析
现场检查10kV F7线路保护除了发出母线速断闭锁，没有其他保护动作，而#1主变低后备保护没有收到10kV F7线路保护发出的闭锁信号，10kV母线快速保护动作。检查低后备保护装置事件记录、SOE记录均无闭锁快速母线保护开入记录。
图4 #1主变变低后备保护故障录波图
由图4可以看出10kV F7线路故障发生后，10kV1M母线三相电压同时明显降低，三相电流同时明显提高，故障切除后电压电流同时消失，可判断发生了三相短路故障。
根据上述情况，对保护动作情况分析如下：
19时53分48秒044，10kV F7线路发生三相短路故障，故障电流10.63A（一次值6378A）超过10kV母线速断闭锁保护整定值2.5A，7ms后10kV F7某某线线路保护装置发10kV母线速断闭锁信号，闭锁信号持续277ms后返回，未达到限时电流速断保护时间整定值（0.3s），因此线路保护未动作出口，707开关未能跳闸。
19时53分48秒049，#1主变低后备感受故障电流3.29A（一次值13160A）超过10kV母线速断保护整定值1.5A，10kV母线速断保护启动，在动作时限0.2s期间未收到线路保护发送的闭锁信号，200ms后母线速断保护动作跳开#1主10kV侧501开关并闭锁10kV 分段500开关备自投，造成10kV 1M母线失压。由于故障电流消失，10kV F7线路保护随即返回。
5、现场试验情况
现场检修人员对10kV线路707开关机构进行检查，确认707开关机构正常，并无明显油渍或机械卡阻，机构二次接线紧固无松动，机构部件完整无损坏，检测线圈电阻分合阻值合格，闭锁线圈无损坏，机械特性及低电压动作试验均合格，传动合格。
之后继保人员在10kV F7某某线707开关柜短接闭锁母线速断保护接点，#1主变低后备保护正常收到相应闭锁开入。模拟故障时刻电流10.63A，以及各种故障时长，10kV F7线路保护母线速断闭锁保护动作均正确，#1主变低后备保护均能正常收到相应闭锁开入。现场对10kV F7线路保护的母线速断闭锁保护进行逻辑校验，试验次数超过50次，校验结果均无异常。测量所有试验10kV F7线路保护的母线速断闭锁保护出口时间均小于35ms，即为瞬时动作，满足技术规范要求。
然后继保人员对全站47个间隔进行母线速断闭锁回路检查试验，所有间隔母线速断闭锁回路试验正确。
最后继保人员现场对10kV F7线路保护的CPU插件、操作插件以及电源插件进行更换，更换后装置试验合格，开关传动动作信号正确。更换下来的旧插件元器件外观检查无异常，返厂作详细检测和进一步分析。
旧插件返厂后，厂家对插件CPU板（WB720）、操作板（WB740）、电源板（WB760B）进行多项测试未发现异常现象，总共测试次数在700次以上，未能重现故障。
厂家对操作板（WB740）的闭锁母线保护出口继电器（CJ4）进行开封检测，如图5所示，发现在该继电器内部存在少量可移动的磁极涂层杂质，粘附在继电器触点上，杂质的位置可以移动变化，且在磁极上发现有涂层划伤。
图5 闭锁母线保护出口继电器（CJ4）开封检测图片
当杂质刚好处于触点之间时，会造成继电器触点不能可靠闭合；而继电器动作一次后触点打开时，杂质被弹开，继电器触点恢复正常。
6、分析结果
10kV F7线路保护的母线速断保护闭锁出口继电器触点由于粘附了杂质，导致保护动作后未能可靠出口，#1主变低后备母线速断保护因收不到10kVF7线路闭锁信号而动作，造成10kV 1M母线失压。
三、归纳总结
综上所述，某110kV变电站10kV F7线路发生三相短路，但由于10kV F7线路保护装置的的母线速断保护闭锁出口继电器触点粘附了杂质，导致10kV F7线路保护动作后未能可靠出口闭锁#1主变低后备母线速断保护，从而10kV母线速断保护动作跳开#1主变10kV侧501开关并闭锁10kV分段500开关备自投，造成10kV 1M母线失压。而且，10kV母线速断保护动作时限比10kV馈线限时电流速断保护的动作时限短，在母线闭锁信号及回路故障时容易失配造成越级动作。因为10kV母线速断保护闭锁回路关联复杂可靠性低，所以继保专业决定采取将10kV母线速断保护定值时限由0.2s修改为0.6s的措施，保证其与10kV馈线定时限过流保护时限的0.3s有一定级差，预防10kV母线速断保护误动造成越级跳闸事件的重复发生。
参考文献：
[1]东莞供电局变电站电流闭锁式10千伏母线快速保护技术规范。
[2]东莞供电局变电站运行规程。（2006.11）
论文作者:冯庆宏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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