淺析某220kV 變電站母線相繼故障的繼電保護動作

張佳ZHANG Jia

（國網山西省電力公司呂梁供電公司，呂梁 033000）

（State Grid Shanxi Electric Power Company Lvliang Power Supply Company，Lvliang 033000，China）

0 引言

變電站在運行過程中，難免會受到不同外力的破壞，再加上母線自身可能存在的質量問題、電力人員的錯誤操作和繼電保護裝置的不工作等原因，很容易造成變電站母線事故。如何及時準確地找到母線故障的原因，并將故障破壞的范圍控制起來，把損失降到最低，從而保證電力系統整體上安全、平穩(wěn)地運行，一直是電力工作人員迫切需要解決的問題。筆者結合多年的工作經驗，以某220kV 變電站母線故障后，繼電保護動作為研究對象進行了仔細分析。

1 故障時的相關情況

當時，該變電站所在的地區(qū)是雷雨大風天氣，風力十級，電力負荷11034MW。變電站5 號和4 號母線均出現故障，2201、2202、2210、2211、2216、2217 和2219 斷路器紛紛跳閘，導致220kV 母線失電。

該變電站的220kV 母聯2245 設備的引線采用上下結構，其中4 號線在下部，5 號線在上部。該變電站母線發(fā)生故障的位置如下圖1 所示。經分析，2245-5 隔離開關和2245 斷電器之間的引線第三節(jié)部位有放電的痕跡，2245-4 隔離開關與斷電器之間的架空引線到架構的絕緣子串架構一側的第三節(jié)片，因被電弧燒灼過已經明顯發(fā)白。

圖1 變電站220kV 母線故障位置

2 變電站母線繼電保護動作

母線故障發(fā)生后，該變電站220kV 母差當即發(fā)生保護動作，相繼跳開5 號線母線上的斷電器、母聯斷電器以及4 號母線上的斷電器。

母差保護動作發(fā)出后，母差動作停信當即發(fā)揮作用，該220kV 線路采用了高頻閉鎖式通道，而變電站對側的線路開關也采取相應的縱聯保護動作，將相關的線路斷電器跳開。其中因原來的三相電跳閘，一部分線路縱聯保護的單重方式沒有重合，而其他各條線路縱聯保護因單相跳閘反而重合成功。通過RCS-915 母線保護當發(fā)生故障時的波形圖（2）分析：

圖2

從圖2 看出，5 號母線差流消失到4 號母線插柳波形出現是一個無縫連接的過程，并且這個連接點正好在2245 斷電器電流消失的時候出現了。而兩條母線電壓波形將接地的連續(xù)性故障表現出來，由于這種轉換性故障的相繼出現，對于電力系統來說非常少見，所以該線路對側縱聯保護動作具有一定的特殊性，進行研究也有一定的代表性。

在變電站4 號母差保護動作發(fā)生后，大約140ms 時除了2211 斷路器以外的其他斷路器都跳開了，而非故障相電流IV和IW都變成了零，但是由于2211 斷路器沒有跳開，母線的故障仍然沒有解決，IU還是發(fā)生了故障的電流，當IV和IW消失后仍然存有10ms，跳開的2211 斷路器，形成三相跳閘的局面。

3 母線故障發(fā)生的原因

當5 號線發(fā)生接地故障后，母差保護在10.7ms 后開始發(fā)生動作，大約到50ms 時5 號線上的每個斷電器都跳開了，到70ms 的時候，母聯斷電器跳開了同時5 號母線出現失壓的情況。接著4 號母線出現接地故障，母差保護在104.7ms 的時候會再次發(fā)生動作，到148.7ms 的時候會跳開4 號母線上的斷電器，導致4 號母線失壓，是故障點完全被隔離，其故障的錄波圖如圖3，而故障電氣位置如圖4。

圖3 母線故障錄波圖

圖4 母線故障電氣位置

由圖4 看出，第1 故障點的弧光順風由西向東延伸，涵蓋了2245-4隔離開關與斷電器之間的架空引線直到架構絕緣子串所在的區(qū)域，還電離了周圍的空氣。當第1故障點被清除之前，該絕緣子串不會被擊穿，而U 相對地電壓暫時為零，在母聯2245 斷電器選擇跳開的時候，U 相對地電壓開始升高，并且這時第1 故障點形成的弧光還沒有消失，也沒有回復對空氣的絕緣作用，4 號母線的引線絕緣子串覆蓋的區(qū)域開始放電，造成了第二個故障點。

4 對母線保護動作的行為分析

該變電站的5 號母線出現接地故障時，母差保護動作大約在50ms 跳開5 號母線上的開關，在70ms 的時候跳開母聯2245 開關，用以切除母線上的故障，與此同時，故障轉移到4 號母線，這是母差保護再次啟動，并在140ms將4 號母線上的開關跳開。

在本次母線相繼故障的過程中，該變電站的母線保護裝置，快速有效地清除了障礙，而母差在故障中的兩次正確動作，不僅保證了變電站電力設備的安全，同時也保證了電力系統的安全。

除了母線保護動作對故障進行清除之外，人工方面的因素也同樣重要。應該成立專門檢查組，分別對設備進行檢修，研究并及時更換故障母線，避免選用穩(wěn)定性不佳的、以次充好的線路。同時，及時對母線繼電裝置進行調試，確保合格率達標，以確保整個電網正常運行。

5 結束語

隨著科技的進步，繼電保護的速度、靈敏度、準確可靠性越來越高，為我國現階段的變電站建設提供了必要的保證。而變電站母線相繼故障的問題，也通過繼電保護動作得到了較好地解決。其中有些變電站母聯間隔的引線采用上下結構的方式，使得風偏放電造成雙母線接連故障。然而通過母差動作停信回路的作用，對側線路開關保護都能夠采取正確的動作，但是具體的保護動作還要根據各個原理的不同特點，結合實際情況來開展。

[1]陳中.淺析某220kV 變電站母線相繼故障的繼電保護動作[J].城市建設理論研究（電子版）,2011(27).

[2]陶陽.220kV 變電站母線故障繼電保護裝置動作分析[J].電子世界,2014(6).

[3]章釗.220kV 變電站雙母線接線和主變投運程序及保護動作情況分析[J].科技與生活,2011(1).