線路故障引起母差保護異常動作的分析

張雪梅，呂　湛

（國網南京供電公司調度控制中心，江蘇南京210019）

線路故障引起母差保護異常動作的分析

張雪梅，呂湛

（國網南京供電公司調度控制中心，江蘇南京210019）

分析了220 kV變電站中110 kV出線故障引起母差保護誤動的特殊情況。通過對其保護動作行為的詳細分析，找出母差保護誤動作原因是電流波形畸變，并針對這種情況提出了母差保護的改進措施以及處理此類事故的方法。

母差保護；線路故障；波形畸變

220 kV變電站中母線作為重要的變電設備，配有靈敏的母差保護［1］。對于區外故障，母線保護應可靠不動作。如果線路故障時母差保護動作，則母線失電，會擴大失電范圍，對電網安全運行造成極大地影響。文中分析了一起220 kV變電站中110 kV出線故障引起母差保護誤動的原因，并提出相應的改進措施。

1　故障時母差保護正確判別的案例分析

母差保護由“大差”和“小差”構成。母線的大差動保護判斷是否為母線故障；小差動保護判斷是哪條母線故障［2，3］。

如圖1所示，220 kV 4546線故障跳閘，即在母線范圍以外故障發生，如圖1中d1點故障。

圖1　220 kV母線接線

分析各繼電器流過的電流，如圖2所示。在d1點故障：副母線差動繼電器電流I＝I1－I2+I3+I4+I5+I6＝0；正母線差動繼電器電流I＝0；總差動繼電器電流I＝I1－I2+I3+I4+I5+I6＝0。即母差保護不動作。

圖2　線路故障繼電器流入電流分析

當母線發生故障時，如圖1中d2點故障，所有與電源連接的元件都向故障點供給短路電流。正母線差動繼電器電流I＝I1+I2+I3+I4+I5+I6；副母線差動繼電器電流I＝0；總差動繼電器電流I＝I1+I2+I3+I4+I5+ I6＝0。即母差保護判定正母線故障，動作跳開正母線所有開關。可見，出線故障時母差保護是不應該動作的。

2　線路故障引起母差保護誤動的案例分析

2.1事故簡介

220 kV甲站變電站正常運行方式如圖3所示。110 kV正、副母線分列運行，母聯710開關在熱備用；正母線上782、785、788、775、78F、701開關在運行，720開關向110 kV旁母充電；副母線上781、786、780、702開關在運行。

110 kV出線開關788因A相故障跳閘，重合不成，后加速跳開三相。同時，該站110 kV母線保護動作，跳開正母線上782、785、701、720、775、78F開關，I段母線失電，造成多臺110 kV主變失電。

2.2事故處理及分析

對現場一次設備進行檢查，110 kV所有開關外觀檢查無異常，110 kV母差保護范圍內沒有發現任何異?，F象?，F場對開關、流變進行了常規試驗，沒有發現異?！，F場對保護裝置進行了校驗，沒有發現異常。

788開關故障報告顯示，788線路保護裝置反應于線路近端A相接地短路故障，接地距離I段、零序I段動作出口，一次故障電流約為5150 A，測距0.12 km；重合閘出口后，距離保護永跳出口、接地距離I段出口再次跳開開關。

從母差故障錄波圖（如圖4所示）可以看出，母差保護是電流、電壓滿足了啟動條件而動作的。由此可知：該故障應該是典型的線路永久性故障，788開關保護裝置接地距離I段保護動作并加速切除故障點，保護動作正確；該故障屬于線路故障，故障點在線路出口0.12 km處；對于母線保護而言，屬于母線區外故障。在788開關重合于故障線路的同時，110 kV母線保護動作，跳開I段母線。

圖3　甲站正常運行方式

圖4　故障錄波圖

綜上所述，這起典型的線路故障引起了母差保護的誤動，所以除788線路間隔停用外，正母線與其他出線間隔均可以送電。

2.3母差保護動作原因分析

在故障時，電流流向應該是由1號主變中壓側701（間隔2）流向788線路故障點，即電流流向I段母線，788（間隔14）電流流向線路。所以701與788電流應是反向的。

在波形圖中，間隔2和間隔14大體相位相反，這與線路故障時主變作為電源點為故障點提供短路電流是吻合的。不過間隔2電流波形平滑，而間隔14在故障初期存在一段時間的電流畸變。在此時間段里，同時存在母差保護大差及I段母線小差超過10ms的差流值，差流值約為35/1.414=24.7 A，這個數值超過了5A差動門檻值。同時I母電壓A相急劇降低，使得差動保護電壓開放，滿足差動動作條件，差動保護I段母線保護動作，跳開I段母線所有線路開關。

最終分析可以得出，該母差保護動作原因為間隔14（788開關）電流互感器（TA）在故障時發生畸變產生的差流。這種畸變可能是故障電流較大，TA飽和，電流值無法正常傳遞引起的。

2.4母差保護的改進措施

母差保護一般采用2種判據：快動判據，即通過判斷ΔIr與ΔId是否同步決定快動判據是否調用；全波判據，通過一個周波數據進行差動保護判別，在保護啟動期間投入［2，3］。以上母差保護在故障時采用的是快動判據，母差在線路重合于故障時由于電流的畸變而快速動作。母差保護在重合于故障線路時若改用全波判據，由于通過一個周波數據進行差動保護判別，則不會引起母差保護動作。保護人員通過使用仿真系統對該故障重現，經多次試驗，母差保護在線路重合于故障時均沒有動作。

3　結束語

母差保護誤動發生的概率很小，一旦發生對電網影響巨大。一條母線失電，母線上的所有開關失電，影響用戶的生產用電，造成巨大經濟損失，所以母差保護的可靠性是非常重要的。在電網的實際運行中，故障千差萬別，電流的畸變時有發生，母差保護判據的不斷完善，可以有效保障電網的安全穩定運行。

［1］電網調度運行實用技術問答［M］.北京：中國電力出版社，2005：25

［2］電力系統繼電保護原理與實用技術［M］.北京：中國電力出版社，2006：18.

［3］杜浩良，黃健.對一起220 kV母線差動失靈保護動作的分析［J］.江蘇電機工程，2010，29（4）：37-40.

Analysis of Abnormal Action of Bus Differential Protection Caused by Line Fault

ZHANG Xuemei，LYU Zhan
（Dispatching and ControlCenter，StateGrid Nanjing Power Supply Company，Nanjing210019，China）

In this paper，aspecialcase of bus differential protection caused by 110 kV outgoing line fault in 220 kV substation is analyzed.It is found that the cause of the differential protection action is the current waveform distortion through the detailed analysis of the protection action.And according to this circumstance，the differential protection improvement measuresand themethod to handle such accidentare put forward in theend of the paper.

bus differential protection；line fault；waveform distortion

TM 77

B

1009-0665（2016）05-0088-02

張雪梅（1979），女，江蘇南京人，高級工程師，從事電力調度與運行方面工作；

呂湛（1988），男，江蘇南京人，助理工程師，從事電力調度與運行方面工作。

2016-05-09；

2016-07-04