关键词：刀闸；电缆；电机操作电源空开
目前变电站运行管理模式为“调监控一体+多巡维中心”，调控中心负责辖区变电站的调度、监视和远方控制；巡维中心隶属于变电管理所，负责变电站现场控制和巡维。除了有人值守变电站外，对其余无人值守站的刀闸，调度中心实施常态化调度端远方操作，针对无人值守模式，本文将介绍一起110kV变电站刀闸自动分闸故障的继电保护动作行为，分析保护动作原因及应采取的对应管控建议，为类似故障的分析与处理提供借鉴。
1 故障情况
故障前，110kV甲变电站35kV甲乙线运行方式为314、3141、3143、0354均处于合闸状态，31417、31437、31438均处于分闸状态。线路对侧35kV乙变电站35kV甲乙线开关处于热备用状态，甲乙线电容电流为2A，无功功率为0.1Mvar，有功功率为0。35kV乙变电站负荷全部由110kV丙变电站35kV丙乙线供电。
8月13日凌晨01时15分，系统监控画面提示“110kV甲站35kV甲乙线314间隔没有负荷电流”。在110kV甲站现场检查发现线路侧3143刀闸处于“半分半合”状态，3143刀闸电机操作电源空开处于“断开”状态；而314、3141、0354刀闸处于“合闸”状态。当调度远控断开了314开关，准备再合上3143刀闸，然后恢复送电时，刚把3143电机操作电源空开合上，3143刀闸就从“半分半合”状态继续分闸，分到位之后又继续合闸。
对于高压输电线路，五防有严格规定：只有当开关分开之后，才可以操作断开开关两侧相应的刀闸。而3143刀闸“半分半合”与314开关闭合的现状，完全不符合电气闭锁原理。同时合上3143刀闸的电机操作电源空开之后，在没有遥控命令的情况下，3143刀闸自动分合闸的现象，也属于设备缺陷。
2 处理结果与原因分析
将314开关端子箱到3143刀闸机构箱的控制回路二次电缆解开后，检查并确认从314开关端子箱到3143刀闸机构箱控制回路二次电缆正常，3143刀闸机构内部正常。从主控室“35kV甲乙线线路保护测控柜”内端子排处解开3143刀闸外部控制回路二次电缆，检查确认3143刀闸的测控装置接点也正常。
然而，检查还发现3143刀闸从“35kV甲乙线线路保护测控柜”到“35kV甲乙线开关端子箱”之间的3根控制回路二次电缆芯绝缘值为O欧（合格值≥1MΩ），此值不满足合格值大于1兆欧的标准，因此，该电缆绝缘测试不合格。
2.1处理结果
针对3143刀闸从“35kV甲乙线线路保护测控柜”到“35kV甲乙线开关端子箱”之间的控制回路二次电缆绝缘值为O欧的故障缺陷，将甲站内二次电缆沟盖板翻开，逐一对控制回路二次电缆进行排查，检查发现在314开关端子箱正下方电缆沟处3143刀闸控制回路二次电缆已经腐蚀损毁，导致一根电缆中所有电缆芯短接在一起。
检查还发现3143刀闸的控制回路共用一根4*1.5的电缆：3143刀闸三根电缆芯——L（火线）、YF（分闸）、YH（合闸），零线（N）是端子箱处公共零线，还剩余1根备用芯，其控制回路如图1所示。
图1 3143刀闸控制回路图
2.2原因分析
（1）二次电缆损坏直接导致了刀闸控制回路接通。3143刀闸控制回路二次电缆损坏，导致3143刀闸二次控制回路不经过测控装置的分、合闸接点而直接导通。
在二次电缆损坏处，3143刀闸控制回路的3根电缆芯L（火线）、YF（分闸）、YH（合闸）已经短接在一起，由于存在314、31417、31427三个闭锁回路（其中31417、31427接地刀闸在分位，31417、31427闭锁接点已导通），只有314开关在运行状态，其闭锁接点断开，导致3143刀闸二次控制回路未达到导通条件，因此3143刀闸一直未动作。
然而，00时59分，35kV甲乙线线路瞬时故障，314开关跳闸，2S后重合。也就在314开关跳闸时，其闭锁接点导通，3143的电气闭锁被解除。而3143分闸回路早已被接通，导致3143刀闸出现了2S的分闸。因此，出现了3143刀闸在“半分半合”状态。
由于瞬时故障消失，2S后重合闸动作，314开关电气闭锁回路被再次断开，3143刀闸因电气闭锁而突然停止，导致了3143刀闸电机操作电源空开跳开，因此，出现了3143刀闸的电机操作电源空开在“断开”状态。
35kV甲乙线314开关保护测控装置中的故障记录，也证实00时59分314开关的SOE动作报文，如表1所示。
表1 35kV甲乙线314开关SOE动作报文
（2）对遥控试验合格的刀闸，没有规范刀闸电机操作电源空开的状态。按照《110kV甲变电站刀闸遥控试验方案》的内容，对甲站35kV及以上电压等级的全部刀闸开展了实际出口试验，试验结果合格。按照《调控一体化深化提升总体工作方案的通知》要求，对试验合格的刀闸，要求投入电机操作电源空开，因此，试验之后投入了3143刀闸的电机操作电源空开，因此3143刀闸出现“半分半合”状态。
（3）定检作业指导书没有要求对刀闸的控制回路进行绝缘测试。从生产系统中记录的最近一次35kV甲乙线314开关保护测控定检数据分析，该定检过程严格按照《继保自动化10-35kV线路保护定检作业指导书》步骤进行，但是，作业指导书中未要求对保护测控装置的刀闸控制回路开展绝缘测试。
3 运行维护建议
为防止类似这种运行中或分闸状态的刀闸自动分闸或合闸的情况发生，建议严格按照倒闸程序和方法进行操作，特别要注意电气闭锁回路维护与检修，主要从以下两个方面进行：
（1）从3143刀闸二次控制电缆损毁的迹象分析，属于二次电缆内部质量缺陷，经过日积月累的交流放电，逐渐击穿内部防护层及屏蔽层，加上开关端子箱底部电缆沟常年潮湿，更加速了电缆的损坏。为了避免类似二次电缆缺陷，结合本次35kV甲乙线停电，将该间隔所有二次电缆进行绝缘测试，测试结果合格。
（2）为避免二次电缆绝缘问题导致开关刀闸异常动作，要求继电保护专业结合设备定检工作，加强二次回路绝缘检查，按照变电站继电保护及测控装置定检作业指导书要求开展二次回路绝缘测试，并做好绝缘测试结果记录。对新、改扩建工程，严格按照《10kV～500kV输变电及配电工程质量验收与评定标准》要求做好二次回路绝缘的验收，绝缘阻值满足规程标准，即用1000V绝缘电阻表测试结果大于1MΩ。
（3）规范刀闸电机操作电源空开的状态。对于遥控试验合格的刀闸操作电源空开应保持长期断开，其余刀闸操作电源空气开关平时置断开位置，当接到操作任务后，再合上刀闸电机操作电源空开。站内设备需停电检修，在办理工作许可手续前必须断开检修设备各侧电动刀闸的电源开关，待办理工作终结手续后方可合上。
4 结语
二次电缆维护是变电站的重点工作，主要敷设在室内、电缆沟、管道内及地下，具有防干扰能力。一般主要用在主控楼各保护柜之间的户内连盘、保护柜至室外端子箱及室外端子箱到一次设备本体二次接线箱之间。特别是要防止乱按刀闸操作按钮，使刀闸自行动作的条件不易得到满足，以确保刀闸不自行动作。
论文作者:张志文
论文发表刊物:《中国电业》2019年17期
论文发表时间:2019/12/17
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