220kV變電站母線故障繼電保護裝置動作分析

【摘要】變電站各級電壓母線發生故障時，為了確保變電站和電力系統安全穩定運行，變電站繼電保護裝置必須正確動作切除故障。本文對220kV變電站母線故障繼電保護裝置動作情況進行了分析。

【關鍵詞】變電站;母線;故障;繼電保護裝置;動作分析

變電站正常運行時，由于受不可抗拒的外力破壞、母線存在缺陷、繼電保護誤動、運行人員誤操作等原因，不可避免的會發生母線故障或事故。怎樣才能夠做到準確、及時地處理變電站母線各種故障或事故，確保電力系統安全穩定運行呢？本人認為首先必須能正確分析母線故障，繼電保護裝置動作情況。

下面對220kV變電站各級電壓母線發生故障時，繼電保護裝置動作情況進行分析。

一、典型220kV雙母線接線變電站正常運行方式

1.典型220kV雙母線接線變電站一次系統接線圖（如圖1所示）

圖1 220kV雙母線接線變電站一次系統接線

2.典型220kV雙母線接線變電站一次系統正常運行方式

（1）220kV：電廠一線221、電源一線223、1#主變201在1#母線上運行;電廠二線222、電源二線224、2#主變202在2#母線上運行;母聯225斷路器、225-1、225-2隔離開關均在合閘位置;1#主變220kV中性點D10-2接地刀閘在斷開位置;2#主變220kV中性點D20-2接地刀閘在合閘位置。

（2）110kV：電站一線111、電站三線113、1#主變101在1#母線上運行;電站二線112、電站四線114、2#主變102在2#母線上運行;母聯115斷路器、115-11、115-2隔離開關在合閘位置;1#主變110kV中性點D10-1接地刀閘在斷開位置;2#主變110kV中性點D20-1接地刀閘在合閘位置。

（3）10kV：1#主變001斷路器帶1#母線負荷;2#主變002斷路器帶2#母線負荷;分段016斷路器已拉開，016-1、016-2隔離開關在合閘位置，016斷路器自投裝置運行。

3.典型220kV變電站二次系統正常運行方式

（1）220kV：電廠一線221、電廠二線222、電源一線223、電源二線224線路保護配置兩套保護。220kV線路保護I屏為CSL101D數字式線路保護裝置：配有專用光纖通道的光纖分相差動保護，三段式相間和接地距離，四段零序方向保護，失靈啟動，三相不一致保護，充電保護，綜合重合閘，故障錄波，電壓切換箱，分相操作箱;220kV線路保護II屏為CSL-103B數字式線路保護裝置：配有縱聯分相差動保護，三段式相間和接地距離，四段零序方向保護，電壓切換箱，采用高頻載波通道傳送保護信號。實現雙主、雙后備的保護配置原則。

220kV母線保護為差動保護，配置了兩套保護。220kV母差I屏為WMH-800微機母線保護裝置：配有比率制動特性的電流差動保護，復合電壓閉鎖，母聯（分段）充電保護，開關失靈保護，母聯失靈死區保護，TA斷線閉鎖及告警，TV斷線告警;220kV母差II屏為WMZ-41B微機母線保護裝置：配有電流差動保護，復合電壓閉鎖，母聯開關失靈（死區）保護及充電保護，開關失靈保護，TA斷線閉鎖及告警，TV斷線告警，直流穩壓消失監視。

另外，220kV失靈保護為WSL-200微機母線失靈保護裝置。

（2）110kV：電站一線111、電站二線112、電站三線113、電站四線114線路保護為WXH-811微機線路保護裝置：配有三段式相間和接地距離，四段零序方式保護，三相一次重合閘;110kV母線保護為差動保護，配置了WMH-800微機母線保護裝置。

（3）10kV：10kV配電線路保護為WXH-821微機線路保護測控裝置：配有電流速斷、過電流及三相一次重合閘;電容器組保護為低電壓、過電壓、過電流和零序平衡保護;分段斷開，自投運行;1#變001跳閘（包括偷掉）016自投;2#變002跳閘（包括偷掉）016自投。

（4）主變保護：本站#1、2主變壓器配置兩套保護。主變壓器保護I屏為WBH-801（集成了一臺變壓器的全部主后備電量保護），和WBH-802（集成了變壓器的全部非電量類保護）微機變壓器保護裝置，并配有FCZ-832S高壓側開關操作箱（含電壓切換），完成主變的一套電量保護、非電量保護和高壓側的操作回路及電壓切換回路功能;主變壓器保護II屏為WBH-801微機變壓器保護裝置，并配有FCZ-813S中壓側和低壓開關操作箱（含中壓側電壓切換），ZYQ-812高壓側電壓切換箱，完成主變的第二套電量保護和中、低壓側的操作回路及高中壓側電壓切換回路功能。實現了雙主、雙后備保護配置原則。

其中，電量保護有：差動保護;220kV復壓（方向）過流，220kV零序電流保護（零序方向I段、零序方向II段、零序過流、中性點零序過流），220kV間隙保護;110kV復壓（方向）過流，110kV零序電流保護（零序方向I段、零序方向II段、零序過流、中性點零序過流）;10kV復壓（方向）過流。

非電量保護有：本體重瓦斯，調壓重瓦斯，壓力釋放，冷卻器故障，繞組溫度，油溫保護。

（5）1#、2#所用變配置有RCS-9621A成套保護裝置。

二、變電站母線故障繼電保護裝置動作分析

變電站母線的作用是匯集電能和分配電能。見220kV雙母線接線變電站一次系統接線圖1-1，當220kV母線發生故障時，電能則無法從發電廠或變電站把電能送給220kV母線，220kV母線也無法將電能送給220kV各線路或主變壓器;當110kV母線、10kV母線發生故障時，電能則無法從該變電站送給110kV、10kV各線路用戶。變電站母線故障繼電保護裝置動作分析如下：

1.10kV母線故障繼電保護裝置動作分析

10kV 1#母線相間永久性故障（保護、斷路器動作正確，分段自投不成功）繼電保護裝置動作分析。

（1）當10kV 1#母線相間永久性故障（保護、斷路器動作正確，分段自投不成功）時，由上一級后備保護1#主變I屏、II屏10kV復壓方向過電流保護1時限動作跳分斷016斷路器（正常運行時，分斷016斷路器熱備用狀態，分斷016斷路器在斷開位置）;由1#主變I屏、II屏10kV復壓方向過電流保護2時限動作跳1#主變10kV本側001斷路器切除故障;此時，10kV 1#母線失壓，10kV 1#母線電容器組低電壓保護動作跳開電容器011斷路器;與此同時，10kV分段自投動作，自投在相間永久性故障的10kV 1#母線，10kV分段016后加速保護動作，分段自投不成功。

（2）按照事故處理的基本原則及一般程序，分析10kV 1#母線相間永久性故障（保護、斷路器動作正確，分段自投不成功）的基本處理思路為：一次設備組、二次設備組（每組檢查人員不少于2人）分別對一、二次設備進行檢查;將10kV 1#母線故障隔離;安排10kV 1#母線檢修。

2.110kV母線故障繼電保護裝置動作分析

110kVⅠ#母線相間永久故障（保護，斷路器正確動作）繼電保護裝置動作分析。

（1）當110kV 1#母線相間永久性故障（保護、斷路器正確動作）時，110kV1#母線差動保護動作跳開101、115、111、113切除故障;此時，110kV 1#母線失壓。

（2）按照事故處理的基本原則及一般程序，分析110kV 1#母線相間永久性故障（保護、斷路器正確動作）的基本處理思路為：一次設備組、二次設備組（每組檢查人員不少于2人）分別對一、二次設備進行檢查;將110kV 1#母線故障隔離;恢復101、111、113斷路器回路供電;安排110kV 1#母線檢修。

3.220kV母線故障繼電保護裝置動作分析

220kVⅠ#母線A相永久故障（母差保護拒動）繼電保護裝置動作分析。

（1）當220kV 1#母線A相永久故障（母差保護拒動）時，由2#主變1屏、2屏高壓側零序方向過流動作跳開母聯225斷路器;由1#主變1、2屏220kV間隙保護動作跳開1#主變三側201、101、001斷路器;此時，10kV 1#母線失壓，10kV 1#母線電容器組低電壓保護動作跳開電容器011斷路器;與此同時，10kV分段自投動作，10kV分段自投成功;10kV 1#母線恢復供電。

（2）按照事故處理的基本原則及一般程序，分析220kV 1#母線A相永久故障（母差保護拒動）的基本處理思路為：一次設備組、二次設備組（每組檢查人員不少于2人）分別對一、二次設備進行檢查;將220kV 1#母線故障隔離;恢復225、201、101、001斷路器回路供電;恢復10kV分段016斷路器正常運行;恢復221、223斷路器回路供電;根據電壓情況決定是否投入011斷路器恢復Ⅰ#電容器運行;安排220kV 1#母線檢修。

參考文獻

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作者簡介：陶陽（1988—），女，湖南長沙人，現供職于國網湖南省電力公司長沙供電分公司，主要研究方向：電力營銷、電力系統分析、電氣運行，電力系統繼電保護與自動裝置。