一起高压开关柜差动故障跳闸事件分析

杜琳

（西安市地下铁道有限责任公司运营分公司，陕西西安710016）

摘要：通过对地铁变电所一起开关柜差动保护动作跳闸事故的分析，说明开关柜电流互感器二次侧开路对供电系统的影响，提出避免地铁电流互感器二次侧开路的措施，以期降低设备故障率，保障地铁供电安全。

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关键词 ：差动保护；跳闸；电流互感器；二次侧；开路

0引言

西安地铁供电系统采用110/35kV两级电压集中供电方式，经交流35kV环网电缆与车站变电所环串联成供电网络。全线共分为6个分区，其中第三分区包含龙首原、安远门、北大街3个站，龙首原为首端站，北大街为末端站，采用两路进线互为备用以保障系统正常供电。中压35kV环网开关柜采用西门子8DA10系列产品，是地铁供电系统的核心设备，其运行的好坏直接决定地铁各车站及列车运行的可靠性。本文通过一起35kV开关柜差动保护动作跳闸事故分析，说明电流互感器二次侧开路对设备造成的影响，并提出相应的整改措施，以确保供电系统可靠运行。

1事件经过

2012年12月24日凌晨，西安地铁变电专业高试工班在龙首原进行35kVGIS开关柜Ⅱ段及2#动力变预防性试验时，电调倒闸过程中将龙首原102B分闸后，102A差动保护动作跳闸，导致安远门、北大街两站全所失电2h，造成较大影响。

通过现场检查，判定故障原因为龙首原站35kVGIS开关柜102A电流互感器电流保护回路端子排端子号222的连接片未恢复到位，导致流互B相二次侧开路，从而启动差动保护动作跳闸。

2故障查找

2.1差动保护原理及装置

差动保护是基于比较线路两侧电流的大小和相位，根据“电路中流入节点电流的总和等于0”原理设计的。西安地铁二号线35kV开关柜进出线采用差动保护装置为西门子公司的7SD610保护模块，两个车站保护装置之间采用光纤通讯。

2.2导致差动保护动作的原因

（1）电流互感器故障，二次回路检测到异常电流信号，导致保护装置故障跳闸。

（2）区间环网电缆发生短路接地，导致差动保护装置两端电流差，从而跳闸。

（3）通信光纤故障，一端保护装置收不到对侧电流信号，导致保护出口跳闸。

（4）保护装置本体故障导致开关误动作跳闸。

2.3故障排查

（1）对光纤回路进行检查，光纤回路工作正常。

（2）对线路电缆进行巡视检查，电缆无异常。

（3）保护装置检查：

1）保护定值分析：对跳闸龙首原和安远门数据进行下载和分析，龙首原102A开关B相电流为0，安远门101A开关B相电流为0.2kA，差流值为0.2kA，通过变比（400/1）换算二次侧电流为0.5A，超过7SD610保护差动整定值0.2A。

2）故障波形分析：从跳闸曲线图（图1、图2）可以看出，在2：22：55.085时电流峰值达到200mA，此电流一直持续了85ms，超过保护定值设定的30ms。

通过以上两条分析可以看出，该时刻保护装置检测到的故障电流和持续时间均大于保护定值，使得保护出口开关跳闸，属于保护装置正常动作跳闸，保护装置工作正常。

（4）电流互感器检查：故障报文（图3）显示龙首原B相电流为0，现场对开关柜电流互感器进行二次校验，在二次侧加量之后，一次侧未显示电流值，可以判定为电流互感器或其接线端子存在故障。

2.4故障确认

确定故障范围后，现场对设备进行检查，发现龙首原35kV开关柜102A电流互感器B相二次侧开路（图4）。

分析可知，当电调倒闸时断开龙首原102B开关后，安远门103开关自投，龙首原102A、安远门101A须同时带安远门和北大街全所负荷，且有6台变压器同时启动，电流互感器开路造成龙首原102A保护模块7SD610未采集到B相电流，导致龙首原站102A与安远门站101A开关之间差流过大、差动保护动作跳闸，这是造成本次故障的根本原因。

3电流互感器开路危害、原因及防范措施

3.1电流互感器开路危害

我们知道电力系统一般需要将一次系统的高电压和大电流换算成低电压和小电流，其中进行电流转换的互感器为电流互感器。电流互感器二次侧不允许开路，否则会造成很大影响。

（1）电流互感器是一种特殊的变压器，在二次侧开路时，二次侧电压会上升到一次侧线圈压降的很多倍，从而影响二次回路的正常运行，并危及人身安全。

（2）二次侧开路会导致继电保护装置可能因为没有电流而不能反应故障，也可能导致保护装置检测到异常电流误动作。

3.2电流互感器开路原因

电流互感器开路原因是多方面的，一方面可能由于检修人

员工作中的失误，甩开的线头忘记恢复而复查时未能及时发现；另一方面，二次线端子接头压接不紧，在日常地铁运营中由于震动等原因松脱，接线端子在运行中发生接触不良等都可能造成二次回路开路。

3.3防止电流互感器开路的措施

（1）在进行继电保护校验工作时，一定要严格执行工作票相关安全措施，工作前要做好事故预想。对断开的电流端子一定要做好记录，并按照记录进行恢复。恢复完后，务必用万用表检查其接触是否良好。

（2）在设备日常巡检时采用看、听、闻等多种方式，一般电流互感器二次侧开路会伴随滋滋的电流声，保护装置电流一般会显示异常，且有异常气味等现象，这些都要求员工提高责任心，在日常巡视中细心、耐心，将故障消灭在萌芽状态。

4结语

电流互感器作为线路二次测量的常见设备，其运行的可靠性对供电系统有着直接的影响，对地铁运营安全有着非常重要的作用。通过本文的分析我们知道作业中在短接和恢复二次回路时，一定要对流互端子多次检查，确保设备正常，并在日常巡检中加强检查，防止由于流互二次侧开路导致人员受伤和设备故障的情况发生。

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参考文献］

［1］SIEMENS7SD610保护装置操作手册［Z］.

［2］西安地铁供电系统维修教材［Z］.

［3］变电设备检修规程（试行）［Z］.

［4］中铁第一勘察设计院集团有限公司.AC35kV继电保护整定值通知单V2.0［Z］.

收稿日期：2015?07?08

作者简介：杜琳（1986—），男，陕西西安人，助理工程师，研究方向：地铁供电。