一起母差保護動作分析及檢查處理

任江成+黃小冬+何澤勝

摘 要：針對一起500kV母線差動保護的動作情況，分析其動作原因、故障點位置及現場檢查過程，供同行借鑒、參考。

關鍵詞：母線差動保護；開關間短引線保護；絕緣電阻

1 概述

某水電站500kV系統采用一臺半斷路器接線方式（主接線如圖1所示），GIS設備采用型號為ZF-550的成套設備。500kV母線保護雙重化配置，第一套采用RCS-915GD母差保護裝置，第二套采用SGB-750系列母差保護裝置。T區開關間短引線保護雙重化配置，均采用PSL608U短引線保護裝置。母差保護與開關間短引線保護交叉配置，無保護死區。2012年4月19日6時23分，500kV #2M母差保護、5032和5033開關間短引線保護動作跳閘，跳開5013、5023、5033、5032開關。

2 保護及自動裝置數據分析

保護動作情況發生后，保護人員到現場檢查核對裝置動作情況，查看裝置動作報文及錄波文件，首先排除了裝置誤動作的可能性，保護及自動裝置數據簡述如下：

（1）500kV #2M母差保護A套動作報告顯示：2010-04-19 06：23：00：362保護啟動，經5ms后變化量差動動作，選相B，發5013、5023、5033開關跳閘令，經21ms后穩態量差動動作，選相B，裝置檢測最大差動電流為2.81A。

（2）500kV #2母差保護B套動作報告顯示：2012年4月19日 6時23分0秒保護啟動，經12ms母差B相差動動作，裝置檢測B相差動電流為2.761A，制動電流為2.771A。裝置錄波波形簡圖如圖2所示。

（3）#4機保護A套（GIS側）短引線保護動作報告顯示： 2012年4月19日 6時23分0秒365毫秒保護啟動，經5ms短引線差動保護動作并出口，檢測到B相差流為0.891A，58ms后保護動作返回。

（4）#4機保護B套（GIS側）短引線保護動作報告顯示：2012年4月19日6時23分0秒365毫秒保護啟動，經3ms短引線差動保護動作并出口，檢測到B相差流為0.723A，57ms后保護動作返回。裝置錄波波形簡圖如圖3所示。

（5）GIS故障錄波器1顯示：2010-04-19 06：23：00 5032斷路器B相電流突變啟動，開關量“#4機保護A套（GIS側）短引線保護動作”、“#4機保護B套（GIS側）短引線保護動作”、“500kV#2M A套母差保護動作”、“500kV#2M B套母差保護動作”、“5033斷路器保護柜A相跳閘”、“5033斷路器保護柜B相跳閘”、“5033斷路器保護柜C相跳閘”、“5032斷路器保護柜A相跳閘”、“5032斷路器保護柜B相跳閘”、“5032斷路器保護柜C相跳閘”。裝置錄波波形簡圖如圖4所示。

（6）GIS故障錄波器2顯示：2010-04-19 06：23：00 5011斷路器B相電流突變啟動，開關量“5013斷路器保護柜A相跳閘”、“5013斷路器保護柜B相跳閘”、“5013斷路器保護柜C相跳閘”、“5023斷路器保護柜A相跳閘”、“5023斷路器保護柜B相跳閘”、“5023斷路器保護柜C相跳閘”。

3 保護動作原因分析

正常情況下，CT二次額定電流為0.175A。5033與50332間靠50332側兩CT為短引線保護使用，5033與50331間靠50331側兩CT為母差保護使用。

從故障錄波裝置的波形可看出，在故障時刻母線電壓B相突變降低至0V左右，#4主變高壓側零序電壓突變升高，而5033、5032開關B相電流突變升高至2.4A左右；從開關間短引線保護裝置和母差保護裝置的波形可看出，兩個裝置均檢測到B相電流突變，母差保護與開關間短引線保護均動作跳閘，說明故障點在兩保護的交叉范圍內。由此得出結論，在5033開關兩側CT間（即500kV #2M母差保護和5032、5033開關間短引線保護所使用的CT交叉處）發生B相接地短路故障。

4 現場檢查及處理

通過以上數據和分析，初步認定在5033、50331、50332范圍內B相設備故障，然后現場進行了以下檢查：

（1）使用SF6氣體純度檢測儀對5033與50331之間B相CT氣隔進行SF6氣體純度檢測，其SF6氣體純度為88.89%，而國標SF6氣體新氣標準為≥99.8%。

（2）使用SF6電氣設備分解產物檢測儀對5033與50331之間B相CT氣隔進行SF6氣體成分檢測，其SOF2含量為110μL/L。裝置分析檢測結果為：“該氣室分解產物含量較高，內部可能在低能量放電或大于600℃過熱性故障引起固體絕緣材料分解，建議做電氣絕緣試驗后綜合分析。”

（3）通過503317地刀對5033開關進行絕緣電阻測量，用5000V電壓檔位測量發現其B相絕緣電阻僅為3.1MΩ，在A相同位置間隔做絕緣電阻測試對比試驗，5000V電壓檔位下A相絕緣電阻為200GΩ。

（4）做Ⅱ母絕緣測試，用5000V電壓檔位測量，其絕緣電阻為130GΩ。

綜合電氣絕緣電阻測量試驗結果與對5033和50331之間B相CT氣隔內SF6氣體純度及成份分析后，得出結論：5033與50331之間B相CT氣隔發生接地故障，Ⅱ母正常。

2012年4月24日，現場將CT氣室打開，發現CT氣室靠5033開關側盆式絕緣子和導體觸頭發生接地故障（如圖5所示）。現場更換故障元件后于2012年5月8日設備投入正常運行。

5 結束語

如今，國內超高壓等級母差保護的原理及裝置性能已經很成熟和完善，母差保護能夠針對故障情況正確可靠動作。同時在保護配置中，各種保護交叉配置，消除保護死區，對設備的安全穩定運行至關重要。

作者簡介：任江成（1985-），男，工程師，大學本科，任職于雅礱江流域水電開發有限公司，從事水電廠繼電保護維護管理工作。