电压波动引起广佛线部分三类负荷总开关跳闸原因分析及整改措施

【摘 要】广州地铁广佛线变电所低压系统由两段母排为全站低压系统提供电源，两段母排通过母联开关连接，全站一、二、三类负荷通过各自的开关从母排取电源。为保证在只有一段母排供电时，一、二类负荷的正常供电，所以根据设计要求，当其中一段母排失电时，三类负荷总开关901、902将被联跳。但当两段母排正常运行时，901、902将不会被联跳。本论文介绍了某次供电局线路电压波动时，广佛线部分站点低压三类负荷误跳闸事件产生的原因、事件分析及整改措施。并且整改方案实施后，杜绝了因电压波动造成的三类负荷开关误跳闸事件的再次发生，达到了预期的良好效果。

【关键词】广州地铁；电压波动；误跳闸；中继器

1 背景

广州地铁广佛线正线各站通过33kV环网电缆对站内各设备供电，每个变电所通过两台干式变压器将33kV电压降压至400V为变电所各类低压设备提供电压，两台变压器下端各带一个进线400V主开关（801和802）和一段400V低压母排（I段和II段），400V低压母排为各类低压负荷提供电源。两段低压母排通过母联开关803进行连接，当其中一个进线开关（801或802）失压时，可以通过母联开关803连接两段母排，达到两段母排不间断供电的目的，保证400V供电系统的可靠性。

901和902开关分别是400V低压I段和II段的三类负荷总开关，为保证在只有一段母排供电时，一、二类负荷的正常供电，所以根据设计要求，当一个进线开关（801或802）跳闸时，三类负荷总开关901、902将被联跳。

2 故障情况

某日20：55分，佛山市供电局线路出现电压波动（瞬间恢复），导致广州地铁广佛线季华园变电所低压400V三类负荷总开关901、902及南桂路902开关跳闸，没有任何保护动作出口，经变电人员现场检查无异常后，电调远方对上述开关重新送电。

3 现场检查情况

经检查设备调取记录后发现：海五路主变电所电能质量检测装置显示110kV进线A相有一个持续0.09秒的电压中断现象，而季华园变电所和南桂路变电所跳闸的低压400V三类负荷开关并未显示任何故障报文。

4 故障原因分析

图1 故障鱼骨分析图

从图1：故障鱼骨分析图可见，会导致开关跳闸因素有：一次设备导致、二次设备导致、其他原因导致。

4.1 一次设备导致

一次设备主要为400V三类负荷开关本体。对开关本体的检查情况如下：

（1）开关的分、合闸机械部分进行了检查，现场开关电气分、合、机械分、合闸均动作良好，合闸情况下未见异常分闸的现象。机构内部无异物、无锈蚀。开关机械部分检查结果正常

（2）开关内置保护用电流互感器（CT）检查，通过测量CT二次回路的电阻与备用开关的比较无异常，检查结果正常。

4.2 二次设备导致

二次设备主要包括开关的保护模块（MIC5.0H）、二次回路及二次回路电缆，各部分设备检查情况如下：

（1）保护模块（MIC5.0H）检查：变电所三类负荷开关为MT开关，保护装置为MIC5.0H。该装置电源及输入电流均来自开关上端头。当开关上端头有电后装置即有工作电源。当电流大于相应的保护功能定值，保护功能启动，并在延时条件满足时保护出口驱动开关跳闸。经核实并做保护校验后发现，季华园变电所901、902开关及南桂路902开关的长延时保护、短延时保护及速断保护整定值均设置正常，保护校验结果正常。

（2）二次元件检查，现场对二次回路的各继电器及其他元件进行了检查及端子紧固，未发现异常。

（3）二次回路电缆及接头检查，三类负荷开关与二次回路的接口是金属插片，现场检查无发现变形、发黑或其他异常。二次回路电缆及接头检查结果正常。

4.3 其他设备导致

除二次设备、一次设备外可以导致开关跳闸的其他因素主要有：人为误操作、电磁干扰及其他未知原因。故障发生时变电所无外来人员进入，故可以排除人为因素的可能。同时故障发生时现场33kV及400V设备均没有操作，故变电所局部电力系统内并没有突发的电磁干扰源，所以也可以排除电磁干扰引起的跳闸。

综上所述，跳闸的三类负荷开关一次设备、二次接线及外部影响都正常。

经核实厂家设计原理，901、902开关应在801或802开关分闸后方可被联跳，但当晚全线所有车站801、802开关均未分闸，却出现季华园901、902开关及南桂路902开关跳闸（非保护动作出口）的情况。故对现场设备及图纸进行了核实和分析，后发现801、802开关联跳901、902开关功能是由801或802合闸中继的辅助常闭节点接通实现的。如下图2：801开关合闸中间继电器控制回路和图3：901开关合闸控制回路中的红色部分所示（以801、901开关控制回路为例），控制电源失电时（低压控制电源均取自主开关进线侧A相），801开关的合闸中继1K1线圈失电，901分闸回路上的1K1辅助常开节点接通，从而接通901开关分闸回路。但现场控制电源采用的是双电源进线，一路失电会立即切换至另一路，因此控制电源会立即恢复，801的合闸中继1K1会立即得电，而901的分闸回路会立即断开。在控制电源切换瞬间，由于901开关分闸回路已接通，901开关分闸线圈与801开关合闸中继（1k1）线圈同时得电，此时将出现两种情况：（1）当1K1辅助节点断开时间小于901开关分闸线圈得电动作时间，则901开关不会跳闸；（2）当1K1辅助节点断开时间大于901开关分闸线圈得电动作时间，则901开关会立即跳闸。

因此此次佛山供电局线路电压波动造成广佛线季华园变电所901、902开关及南桂路902开关误跳闸的原因是801、802主开关控制电源切换时，三类负荷开关901、902的1K1辅助节点闭合后再断开的时间大于分闸线圈的得电动作时间，故造三类负荷开关的误跳闸。

图2 801开关合闸中继控制回路

图3 901开关分闸控制回路

5 结论及整改措施

（1）此次因供电局线路电压波动导致广佛线部分变电所低压400V三类负荷开关跳闸的原因是由于801、802主开关联跳三类负荷开关901、902的联跳回路设计不是十分合理，设计时并未考虑801、802主开关的合闸中继失电后瞬间得电的情况，导致901、902开关在801、802开开控制电源失电切换后有可能误跳闸，存在一定的安全隐患。

（2）为了保证广佛线各变电所低压400V三类负荷开关供电的可靠性，防止此类问题的再次发生，经研究后确定了整改方案，如图2和图3蓝色部分所示：在801、802开关控制回路中增加分闸中间继电器1K3、2K3，同时将901、902开关分闸回路中801、802开关合闸中继的常闭节点1K1、2K1替换为801、802分闸中继1K3、2K3的辅助常开节点，通过801、802开关分闸中继的常开节点来实现联跳901、902开关的功能，即只有在801、802分闸后，801、802的分闸指示回路和1K3中间继电器接通，901、902的1K3常开辅助触点闭合，901、902分闸联跳回路才会接通，901、902才会实现分闸，从而避免在801、802开关控制电源失压切换过程中出现的801、802开关未分闸，901、902开关却误跳闸的情况。

（3）通过测试，整改后，在变电所400V低压801、802主开关控制电源失电短时切换，801、802开关在合位时，三类负荷开关901、902不会再跳闸，达到了预期的效果，保证了三类负荷开关供电的可靠性。