220 kV變電站PT事故及母線保護誤動事故分析

邱勇仁

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照276800）

1 事故經過

2017年6月，某220 kV變電站進行送電操作時，220 kV#1A母線電壓互感器發生設備故障，造成PT所在的氣室防爆盤啟動，線路縱聯差動、母線大差、小差動作，變電站送電停止。

該220 kV變電站220 kV母線采用雙母雙分段接線方式，送電時鐵鋼線通過213-2刀閘連在2A母線，220 kV#1A、#2A、#1B、#2B 母線經母聯 200A、200B、分段 21F、22F開關并列運行，18時03分08秒，220 kV變電站鐵鋼線，#1A、#2A母線充電過程中，#1A母線PT B相閃絡故障，A母線兩套母線保護（SGB750、BP-2CS）母差動作、鐵鋼線兩套線路保護（RCS-931AMV）縱聯差動動作，跳開鐵鋼線213、母聯200A、分段21F、22F開關。變電站電器主接線圖見圖1。

圖1 變電站電氣主接線

220 kV GIS室出現煙霧，變電站#1A母線電壓互感器防爆盤釋放，出現電壓互感器內部燒毀，二次設備室220 kV電壓分配屏內N600接地線出現燒灼現象，110 kV電壓分配屏內N600接地線燒毀現象。

2 事故調查及原因分析

2.1 事故調查報告

該變電站現用220 kV母線電壓互感器為蘇州阿爾斯通產品，共4組，型號為B105-VT6，此次出現事故的設備為#1A母線電壓互感器（B相、C相）。經現場調查，主要有以下問題：1）裝訂成冊的出廠試驗報告缺少#1A母線電壓互感器B、C相資料，無法保證該互感器是否屬于合格產品；2）檢查發現#1A母線電壓互感器B相高壓尾接地螺絲有松動現象且無鎖緊標識，檢查其他兩相均緊固并有鎖緊標識；3）#1A母線電壓互感器發現燒灼的現象，B相、C相有放電痕跡，且B相二次中性點避雷器被擊穿，經技術人員檢查，該避雷器對地連通；4）變電站鐵鋼線電流互感器極性與對側變電站不一致，區外故障導致線路差動保護動作；5）220 kV第一套母差SGB750正確動作，第二套母差BP-2CS擴大了事故范圍。

2.2 事故原因分析

1）PT設備故障。由于#1A母線B相電壓互感器高壓尾部接地松動造成系統諧振過電壓，一次繞組對外殼接地短路，高壓竄入二次互感器繞組，造成電壓互感器燒壞，是導致本次事故的主要原因。電壓互感器B、C相出廠試驗報告缺少，無法保證該互感器是否屬于合格產品。

2）線路差動保護動作。220 kV母線PT故障接地為線路差動保護區外故障，經核查該變電站220 kV鐵鋼線213開關保護CT極性與接線為P1朝向母線，P2朝向線路，二次接線S3出S1入，與對側變電站不一致，導致區外故障線路差動保護動作。

3）第二套母差BP-2CS擴大了事故范圍。經查閱保護說明書，兩套母差保護對母聯、分段保護CT極性要求不一致，圖紙設計時未考慮兩套不同的要求，CT極性相同，導致第二套母差擴大事故范圍。

圖2為第一套保護裝置SG B750雙母線雙分段的接線形式，各電流互感器極性按下列規定安裝：母聯1的CT極性端在Ⅰ母側；母聯2的CT極性端在Ⅲ母側；分段1的CT極性端在Ⅰ母側；分段2的CT極性端在Ⅱ母側；其他所有連接單元的CT極性端在母線側。

圖2 SG B750雙母線雙分段的接線形式

用于雙母線雙分段的整套母線保護的配置特點如下：設置有I母小差、II母小差、III母小差、IV母小差、大差A和大差B，各小差根據運行方式字分別計算，大差則取相關兩段母線的所有連接單元（不包括母聯1和母聯2）的電流進行計算。在I母小差中，“+”母聯 1電流，“+”分段 1電流；在 II母小差中，“-”母聯 1 電流，“+”分段 2 電流；在大差 A 中，“+”分段 1 電流，“+”分段 2 電流；在 III母小差中，“+”母聯 2電流，“-”分段 1電流；在 IV 母小差中，“-”母聯2電流，“-”分段 2電流；在大差 B 中，“-”分段 1電流，“-”分段 2 電流。

保護裝置SG B750的斷路器失靈起動后，出口跳閘邏輯見圖3。若I母連接單元故障并失靈，則以t1延時跳母聯1和分段1；以t2延時跳I母所有斷路器；若II母連接單元故障并失靈，則以t1延時跳母聯1和分段2；以t2延時跳II母所有斷路器；若III母連接單元故障并失靈，則以t1延時跳母聯2和分段1；以t2延時跳III母所有斷路器；若IV母連接單元故障并失靈，則以t1延時跳母聯2和分段2；以t2延時跳IV母所有斷路器。

圖3 保護裝置SG B750的斷路器失靈出口跳閘邏輯

第二套保護裝置BP-2CS的雙母線雙分段的接線形式見圖4。各支路CT的極性端必須一致；裝置默認母聯的CT極性同II母上的支路，分段1和分段2的CT極性同各支路CT的極性。

圖4 BP-2CS的雙母線雙分段的接線形式

由于雙母線雙分段接線支路數較多，BP-2CS微機母線保護裝置一般考慮用兩套裝置配合實現各段母線的保護。各電流互感器極性按下列規定安裝；母聯1的CT極性端在II母側；母聯2的CT極性端在IV母側；分段1的CT極性端在Ⅰ母側；分段2的CT極性端在Ⅱ母側；其他所有連接單元的CT極性端在母線側。

與雙母線保護不同的是，裝置在分段單元跳閘出口時，同時輸出一副“啟動分段失靈”輸出接點，分別接入對側裝置分段單元的“分段三相跳閘啟動失靈開入”，實現分段失靈保護或死區故障保護。對側裝置也相同。

裝置經失靈電流檢測，失靈復合電壓閉鎖判據，按可整定的“失靈保護1時限”跳開聯絡開關，“失靈保護2時限”跳開該母線連接的所有斷路器。斷路器失靈保護與母線差動保護共用跳閘出口。保護裝置BP-2CS的跳閘邏輯見圖5。

圖5 保護裝置BP-2CS的斷路器失靈出口跳邏輯

3 整改措施

一次設備：要求廠家盡快提供合格的電壓互感器至現場，對現場其余的電壓互感器高壓尾接地螺絲進行檢查，確保其余高壓尾接地螺絲緊固并有鎖緊標識。CT極性及二次接線：線路CT極性和對側的供電公司的出線側進線一致并通回路；對變電站站內所有電流互感器極性及二次回路進行調整，確保極性正確；220 kV線路、主變保護相關CT極性調整為母線指向線路，220 kV母聯、分段CT極性亦根據220 kV兩套母差保護不同要求進行接線調整。

4 整改后的檢驗措施

回路通壓和一次系統通流的方式進行檢驗，具體措施如下：1）PT二次回路：對站內所有PT二次回路進行通壓試驗，確保事故后PT二次回路無短路或元件故障。2）一次系統回路通流試驗：按照一次接線圖1，待用I線合上接地刀，合上分段一，合上母線所帶的一回出線的相關開關及接地刀，形成一個回路以后，在待用I線接地刀通過大電流發生器施加一個電流值，檢驗母線差動的各回路的差流及差動動作情況。所有的回路均按照此方法進行驗證。

通過對電壓二次回路通壓和一次系統通流的方式進行檢驗，全面模擬了送電后的各類情況，確保了電壓回路、各回路CT極性的正確，提高了全站的運行穩定性，為全站的安全運行提供了保障。