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摘要：变电站作为我国电力电网的重要组成部分，对于电力的分配、电网的安全、电力的稳定供给至关重要。220kV变电站主要用于高压输电线路，是整个电网供电稳定的保障，如何避免220kV变电站发生出现问题，提高其运行的可靠性成为了各界人士的关注焦点。本文介绍了近年来一起220kV变电站故障事件，分析了故障产生的原因，给出了刀闸接触缺陷带给断路器保护的影响，提出了具体的解决措施，确保220kV变电站的正常运行。
关键词：220kV变电站；刀闸接触缺陷；断路器保护
引言
伴随着科学技术的发展，电力系统建设工作近年来得到了社会的广泛关注，220kV变电站是保证电网稳定可靠运行的基础，因此在其正常运行过程中必须给予高度的重视，避免出现问题，影响整个电网的正常供电。目前我国220kV变电站的运行维护多数是监控，一般运用调控中心对四面八方的变电站集中监控，实时监控各个变电站的运行状态。刀闸作为继电器和断路器控制的主要开关结构，当由于刀闸接触问题出现告警信息的时候，如果警告信息内容采集不完全，不足以判断设备异常的具体情况，很容易误导变压器和继电器运行维护人员对于故障的判断，采取不够科学合理的应对措施，使220kV变电站系统故障问题进一步恶化[1-4]。因此分析刀闸接触缺陷产生的原因，明确其对断路器保护的影响具有重要的意义。
1、220kV变电站故障事件
某电网公司的监控人员在进行220kV变电站的日常巡检时出现了3362开关中A相的遥测显示值为零，B相的遥测显示值正常，C相的遥测显示值正常等情况，而异常遥信光子并未出现动作。及时出动电站运行维护人员到现场进行检测，结果如下：变电站综合自动控制后台3362开关中的A相显示值和3362开关中保护电路中A相的测量值均为零。与此同时，Ⅱ母母差保护中3362开关中的A相检测值也为零，此时保护装置安然无恙，无任何告警信号发出。之后由电站检修人员及现场保护人员进行故障诊断，得出产生上述问题的原因是相关控制线路中刀闸A相出现了连接问题，直接导致3362开关A相显示值及3362开关A相检测值均为零的情况。表1给出了3362开关断路器的技术参数。
表1断路器技术参数
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2、故障原因分析
2.1 断路保护未动作原因分析
电站维修人员通过对3362断路器保护装置型号的核查，确定该装置为西门子3AP1FI型断路器，对其内部的逻辑关系进行梳理发现保护逻辑中编写了CT不平衡判据。如果断路器正常运行过程中电流波动达不到上述启动要求，零序电流始终为3I0，当电路中的电流出现波动时，最大电流超过3I0时，CT不平衡系统开始报警，此时断路器中的保护开关触点接通，报告3AP1FI断路器出现问题。维修人员检查系统的检查该线路中最小的保护装置设定值，即零序电流定值，此处设置值为200mA。当刀闸出现接触不良的时候，推算得到3362开关B相线路上的电流值和C相线路上的电流值，对比上述各相线路中的电流值大小可以看出不符合CT不平衡判定关系。综上所述开关断路器保护无异常的原因是电流波动未能超过零序电流3I0。
2.2 母差保护未动作原因分析
电站维修人员通过对母差保护操作手册的学习，了解到变电站系统中具有两个TA断线告警判据，第一个判据是变电站系统中任何一路
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的时候，母差保护将会延时5秒之后发出告警信号；第二个判据是当母差保护中的差流大于
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的时候，拖延5秒发出告警信息。电站系统中母差保护不论满足上述哪种判据标准，监控系统都会进行报错警告。上述保护模式下的报警判据主要是在母差装置相关的线路中存在电流的波动，同时某个支路的电流Ix超过事先设定的判据时提出告警，相关保护告警开关触点闭合，此时变电站监控系统将会报出母差保护告警信号。由于整个母线保护领域并未出现任何故障，流入220kv变电站系统Ⅱ母的电流大小与流出220kv变电站系统Ⅱ母的电流大小一致，两者之间不存在差流，因此不满足TA判据的条件。
3、刀闸接触缺陷对断路器保护的影响
3.1失灵保护
刀闸接触缺陷在变压器运行过程中不可避免的存在，因此对电路系统中的断路器工作性能的要求更加严格，实现即使断路器出现失灵的情况，当需要切断整个电路的时候依然能够准确的切断电路，必须设置与之匹配的失灵保护电路。图1给出了电站系统中的失灵保护电路。
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图1失灵保护电路
由图1可以看出继电器K1处于线路L1当中，一旦K1出现问题，线路保护要求同时断开两个不同的断路器，分别为3312和3310，将L1线路隔离保护，避免故障进一步恶化。但是当3312出现异常问题失灵的时候，其自身的失灵保护需要断开II母上连接的所有断路器，II母的接通与断开取决于K2，当K2出现短路时，需要母线保护断开与之相连的所有断路器，要是3312发生失灵问题，则要求其失灵保护能够立即断开3310。根据上面的思路分析3312断路器，二者的工作原理基本相同，当L1线路中的K1出现故障时，3310断路器可能出现失灵，其自身的失灵保护控制必须同时断开两个不同的短路器，分别为3311和3312，一旦K2点发生短路情况，此时II母保护将会断开与之相连的所有断路器，当3312中的A相不能顺利动作的时候，失灵保护将会断开3310。但是当3312中的A相刀闸出现接触问题的时候，断路器保护中不存在A相电流数值，导致失灵保护系统不能正常工作。
3.2死区保护
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图2死区保护分析线路图
220kv变电站运行过程中断路器等出现短路问题，其保护电路的保护动作将断开对应的断路器，但是短路故障依然存在，再次通电存在安全隐患，短路故障区域就形成了一个保护死区，如图2所示给出了死区保护分析线路图。
由图2可以看出当线路中的K3出现短路问题的时候，II母母差保护将会断开3312，此时短路故障并没有被隔离，相同的道理K4出现短路问题，线路L2保护将会断开3310，故障依然不能被隔离，当出现上述两种情况之后必须通过短路器的死区保护功能切除故障。当3312断路器中存在单相刀闸存在接触问题时，比如上面所述的A相，与此同时K3位置存在接地的问题，此时就要求II母母差保护断开所有与之相连的断路器，由于此时故障不能被完全分割成独立的线路，此时要求3312断路器死区保护及时断开3310，同时发出断开3311断路器的要求。但是3312断路器中存在单相刀闸存在接触问题，其死区保护采集的电流信号不完全，不能满足死区保护动作的条件，线路问题不能及时隔离和处理，将会对变压器线路产生安全隐患，不能确保变电站的可靠运行。
4、刀闸接触缺陷解决措施
为了更好地对220kv变电站进行维护和保养工作，监控人员对轮班对各个变电站的运行情况进行巡视，当发现变电站刀闸闭合不够严密或者不到位的情况时，工作人员较难及时识别问题的类型，就会出现变电站系统带病工作的情况，并且极有可能随着时间的推移产生更大的安全事故，因此必须采用科学合理的方法进行刀闸接触缺陷的处理。
4.1增加低负荷TA断线判据
变电站系统运行过程中保护装置实现断路器通断控制一般采用TA不平衡判据，当满足自产零序电流大于零序电流启动值且零序启动电流值较大的时候才能起到保护作用，因此该系统不能对负荷较小的支路进行刀闸接触缺陷的控制。为了能够满足整个变电线路的刀闸接触问题的保护，需要降低负荷CT断线判据值，实现对整个电力系统的TA断线控制。
4.2增加遥测值归零告警信号
当变电站刀闸出现接触缺陷时候遥测信号的位置就会发生变化，此时监控系统就会发出警告信号，如语音告警等，用于提示运行维护人员某个位置出现了故障。通常变电站系统中运行遥测值的采集采用定期巡视即可，然而定期巡视却不能得到反映整个系统运行的数据和趋势，因此，当变电站系统刀闸出现接触问题时，并未及时发现故障及位置。为了能够更好的解决上述问题，提高变电站维护人员发现问题的水平，缩短处理相关问题的时间，可以在监控系统中增加遥测值归零警告功能。当出现刀闸闭合而遥测值显示为零的情况时，监控系统警告窗口能够提示XX遥测信号值为零的信息，直到相关维修人员将故障排除之后停止报警。
5、结语
220kv变电站系统安全稳定运行的前提是刀闸准备接合，但是系统正常运行过程中不可避免的出现刀闸接触不良的情况，对断路器的保护动作产生影响甚至动作失灵，导致故障不能及时处理。由此可见，针对刀闸接触缺陷必须采取可行的措施进行处理，实现及时发现问题，及时消除问题，降低变电站的事故率。
参考文献：
[1]区燕敏.220kV变电站中刀闸接触缺陷对断路器保护的影响分析[J].电子测试，2017（19）：98-99.
[2]张昊.220kV变电站中刀闸接触缺陷对断路器保护的影响[J].电子测试，2016（22）：31-32.
[3]张兴.220kV变电站中刀闸接触缺陷对断路器保护的影响[J].科技与创新，2016（18）：131-132.
[4]李江鹏，王金琰.330kV变电站中刀闸接触不良对断路器保护的影响[J].电气自动化，2016，38（01）：75-77+102.