某500 kV 變電站誤投壓板導致的母線跳閘事故分析

姜凌霄

（國網山西省電力公司檢修公司，山西 太原 030001）

1 智能變電站及其母線跳閘事故的研究背景

智能變電站與傳統常規變電站有所不同，它由傳統綜合自動化變電站發展而來，其網絡報文包含面向通用對象的變電站事件（Generic Object Oriented Substation Event， GOOSE） 和 采 樣 測 量 值（Sampled Measured Value，SMV） 報文兩種形式，實現數字量信號和模擬量信號的傳輸。在超高壓智能變電站中，檢修壓板的投退情況直接影響著繼電保護自動裝置是否可以正確動作，而這對于智能變電站安全穩定運行有著極其重要的意義。由于在現階段超高壓一次設備的智能化技術還相對比較落后，智能變電站中的智能終端和合并單元用來完成二次設備和一次設備的智能化連接，使得變電站的檢修操作變得越來越復雜，相關裝置的檢修壓板的投退順序變得異常重要[1]。500 kV 變電站作為區域電網網絡結構的結點，具有極其重要的作用。如果變電站內發生母線跳閘事故，除了會造成大面積的用戶停電，還很有可能會導致區域電網的解列[2]。

2 母線跳閘事故的發生經過

2018年8月19日，某省超高壓輸變電分公司500 kV XX 變電站220 kV AC 段母線分段2030 開關轉檢修，進行2030 開關合并單元軟件版本升級工作。16：22，調度下令退出220 kV AB 段母線及CD 段母線A 套差動保護。18：29，現場檢修及調試工作結束，向調度報完工。18：41，運行人員根據調度指令開始“投入220 kV AB 段母線A 套差動保護”及“投入220 kV CD 段母線A 套差動保護”的操作。第一步：退出了A 套母線差動保護“投檢修”壓板；第二步：投入A 母線間隔（拉默A 線）及B 母線間隔（拉默B 線、2 號變壓器） “GOOSE發送軟壓板”；第三步：投入各間隔“電流MU 軟壓板”（相當于“間隔投入軟壓板”）。18：39，再投入220 kV 拉默B 線2402 間隔“電流MU 軟壓板”后，220 kV AB 段母線差動保護動作，跳開AB段母線母聯2010 開關、AB 段母線上2 號主變壓器2002 開關、220 kV 拉默A 線2401 開關以及220 kV拉默B 線2402 開關，共4 個開關（220 kV 曲默A線間隔2403 以及220 kV 曲默B 線間隔2404 因“GOOSE 發送軟壓板”還未投入，未跳閘）。

運行方式：220 kV 采用雙母線雙分段的接線方式，出線8 回，有主變壓器2 臺。1 號變壓器、拉默A 線、曲默A 線于A 母線運行；拉默B 線、曲默B 線、2 號變壓器于B 母線運行；虎默A 線、默山A 線、3 號主變壓器于C 母線運行；默山B 線、虎默B 線于D 母線運行。

3 母線跳閘事故的原因分析

3.1 母線差動保護A 套的主保護動作原理

已知該變電站220 kV 母線差動保護A 套采用的是國電南京自動化股份有限公司（國電南自） 生產的SGB750 母線差動保護[3]。該套的主保護動作原理如下。

1） 快速起動的主要判據。該判據方程組為

2） A 母線比率小差動保護原理。先計算出連接在A 母線上的所有間隔單元的電流（即各間隔“電流MU 軟壓板”的作用），再計算出A 母線的差動電流和制動電流。該保護功能的判據為式中：

為A 母線差動電流，等于A 母線所有間隔電流相量之和的模；為A 母線制動電流，等于A 母線所有間隔電流絕對值之和。

3） B 母線比率小差動保護原理。先計算出連接在B 母線上的所有間隔單元的電流（即各間隔“電流MU 軟壓板”的作用），再計算出B 母線的差動電流和制動電流。該保護功能的判據為

4） 雙母線比率大差動保護原理。該保護功能需采集到A 母線和B 母線所有連接單元的電流，除了母聯之外，通過軟件計算出差動電流與制動電流。將A 母線和B 母線兩段母線及其母聯單元看成一個整體。該保護功能的判據為

式中：為大差差動電流，等于除了母聯之外的A 母線、B 母線所有連接單元電流相量之和的模；為大差制動電流，等于除了母聯之外的A 母線、B 母線所有連接單元電流絕對值之和。

5） 比率差動保護的最小動作電流。要使保護出口跳閘，除了滿足比率差動保護功能外，還需要滿足差動電流大于某個整定值（即最小動作電流），公式為

6） 全電流SGB750 母線差動保護跳閘邏輯（見圖1）。

圖1 SGB750 母線差動保護跳閘邏輯框圖

根據圖1，為證明不是區外故障CT 飽和，使用“差流動態追憶法”抗CT 飽和功能來確認故障發生在區內。當保護程序判別到A 母線小差比率制動與大差比率制動同時滿足，且A 母線小差差動電流與大差差動電流均滿足大于最小動作電流，即滿足式（5），A 母線差動保護立即動作，發出跳閘命令，切除母聯斷路器及當前運行于A 母線上的所有間隔的斷路器。同理，當保護程序判別到B 母線比率制動小差與大差比率制動同時滿足，且B 母線小差差動電流與大差差動電流均滿足大于最小動作電流，即滿足式（5），B 母線差動保護立即動作，發出跳閘命令，切除母聯斷路器及當前運行于B 母線上的所有間隔的斷路器，同時發信號到保護裝置面板及主控后臺。

3.2 母線差動保護動作原因分析

運維人員按照調度令開始操作恢復220 kV AB段母線及CD 段母線A 套差動保護時，其操作順序是錯誤的。首先，運維人員將母線差動保護“投檢修”壓板退出，此時母線差動保護轉換為運行狀態，母線差動保護與間隔合并單元發送的SMV 報文檢修狀態一致，此時母線差動保護正常進行保護計算。其次，投入了A 母線、B 母線各間隔的“GOOSE 發送軟壓板”（部分智能變電站有可能稱為“2010 跳閘I 軟壓板”“GO 跳2010 出口軟壓板”[4]，可以理解為跳閘出口壓板），母線差動保護至間隔智能終端的跳閘邏輯回路連通，使母線上所有連接的出線都具備了跳閘出口條件。最后，在批量投入“電流MU 軟壓板”過程中，每投入一個間隔，間隔的電流采樣數據被母線保護接收并進行差動電流計算，由于一次設備處于運行狀態（帶流），而間隔投入軟壓板是逐路投入（相當于逐路接上CT 線），不論是大差保護還是小差保護均出現差動電流（見圖2）。當投入的線路達到足夠產生差動電流，即滿足式（1） ～式（4），且大差差動電流和小差差動電流大于設定的對應最小動作電流Iset（見圖1），母線差動保護動作。

圖2 母線差動保護原理

圖2-a 為大差比率差動的情況，其差動判據為I=I1+I2+I3+I4+I5+I6，正常時I=0，故障時I≠0；圖2-b 為小差比率差動的情況，其差動判據為IⅠ母=I1+I2+I3+I母聯，IⅡ母=I4+I5+I6+I母聯，正常時I=0，故障時IⅠ母≠0 或IⅡ母≠0。

綜上所述，母線差動保護動作是由于運維人員投退壓板的順序錯誤而導致的。正確的順序應是：首先，投入各間隔的電流壓板（MU 壓板）；其次，投入差動保護的功能壓板，此時在裝置面板上檢查是否有差動電流；最后，再投入各間隔“GOOSE發送軟壓板”。

4 母線跳閘事故發生暴露出的問題分析

1） 運維人員安全意識淡薄，操作票未正確填寫，操作票多級審核流于表面，并未認真審核出操作票中的問題，操作前運維人員未能提前辨識操作中的風險，導致投退壓板順序錯誤。

2） 該站運維人員技術不過關，人員技能培訓不夠，不熟悉國家電網公司電力安全工作規程、“兩票（工作票和操作票）”、站內典型操作票等相關操作內容，對智能變電站相關技術掌握不足，操作準備及操作過程中并不熟悉站內保護應該如何正確投退，在操作過程中未遵守“三秒思考”原則，未及時發現操作票中的問題，導致運維人員按照操作票中錯誤的操作順序執行操作，沒有投入電流壓板（MU 壓板），沒有查看是否有差動電流，即投入各間隔出口壓板，從而發生人為事故。

3） 現場到崗到位規定執行流于形式。站長及分部專工（副主任） 在運維人員操作過程中并未認真做好監督工作，未發現后臺運維人員投退軟壓板的順序是錯誤的，也未及時制止錯誤的操作行為，現場安全督導不到位。

5 針對此類事故的預防措施建議

1） 現場運行規程及典型操作票作為站內所有人員的運維依據，在編寫過程中，要求有一定運維經驗的人本著認真細致的態度進行編寫；在審核過程中，要求具有熟練運維經驗、態度認真細致的人員進行審核，確保各項規程正確無誤的。

2） 運維人員在站內工作期間，應時刻把安全放在第一位，時刻保持強效的安全意識，確保設備的安全穩定運行。將檢修壓板的投退列為重要的安全技術勞動保護措施執行，在正常操作過程中不要對檢修壓板進行操作。合并單元系統升級后，應及時核對保護定值單，確保運行保護定值的一致性，同時在母線差動保護操作過程中，為防止SMV 軟壓板的投退順序錯誤造成誤動或拒動[5]，應在電流壓板投入后，檢查裝置是否有差動電流。

3） 運維人員培訓要落到實處，尤其是操作票練習，要求必須認真填寫并保證正確率，不能抄抄就了事，只有平時認真練習，運維時才不會出錯。尤其是合并單元的檢修壓板投入會閉鎖相關保護，在平常操作中，非常容易遺漏該檢修壓板的投退或顛倒該檢修壓板的投退順序，從而造成安全事故。

4） 運維人員技術一定要過硬。對國家電網公司電力安全工作規程和“兩票”“十不干”等規章制度一定要熟知，才能作為個人運維時的保障。

5） 填寫操作票時，一定要對照實際情況認真填寫，填寫完成檢查無誤后，依次交由主值、值長、站長審核，審核應仔細、周到，不可隨便看看了事，審核完成應確保按照此操作票執行，在操作時不會發生任何錯誤。

6） 在操作過程中，要保持清醒的頭腦，在每操作一步前都要進行“三秒思考”；在操作中發生疑問時，應向發令人詢問清楚后再操作；發現操作票有錯誤時，按規定履行正確的手續后，確保新的操作票正確時，方能重新操作。

7） 嚴格執行到崗到位制度，站長及分部安全監督要在操作中認真履行崗位職責，發現運維人員在操作中有不安全或不正確的行為時，應及時制止，對操作過程及操作順序的正確性負責；發現操作有問題時，應及時提出，待履行正確的手續后，操作票修改無誤時，再重新操作[6-7]。

6 結束語

本文針對500 kV 智能變電站中，因為投入壓板的順序顛倒而導致的220 kV 兩條母線跳閘事故，從智能變電站繼電保護自動裝置的原理、操作流程、危險點等方面進行了細致分析，對預防和控制措施進行了詳細說明，不僅對以后的現場工作具有很強的借鑒意義，而且讓工作人員學習智能變電站保護原理有了深刻的理解。