220kV變電站母差保護動作的事故分析

張志雄 袁士超 謝楚

摘要：母線是電力系統的重要設備，快速切除母線故障有利于系統的穩定運行。母差保護動作后，快速查找并隔離故障點以便對被切除母線上的連接元件恢復運行是至關重要的。本文對某220kV變電站35kV母差保護動作的原因進行分析，詳細闡述了整個事件的經過、原因查找分析及應對措施，分析了在單相接地故障情況下，母線差動保護范圍內母差是如何正確動作的。通過對該220kV變電站母差保護動作實例的分析，加強電網建設、加強對設備的管理和維護，減少停電事故，從而保證電網系統穩定可靠地運行。本文基于220kV變電站母差保護動作的事故分析展開論述。

關鍵詞：220kV變電站;母差保護動作;事故分析

引言

變電站或發電廠的母線故障，特別是220kV母線故障中最嚴重的傳記設備故障之一，由于有很多節制的部件，很容易穩定系統或引起大面積停電事故。操作員由于組件的多次操作，故障（例如，負載池制動器、接地線閉合等）導致母線三相短路。母線故障類型可以轉換為保護性切除故障、緩慢、故障切除、單相故障，甚至三相故障。故障節制迅速有助于防止故障范圍的進一步擴大。當然，環境污染、天氣原因、設備老化或爆炸也會導致故障擴大。由于目前大量采用高層布置的室外配電裝置，一套母線故障很容易發展成另一套母線故障，整個站都失去了壓力。

1母線保護介紹

微機母線保護設有母線差動保護、母聯充電保護、母聯過流保護、母聯斷路器失靈和盲區保護、斷路器失靈保護、母聯斷路器非全相保護、復合電壓閉鎖功能、運行方式識別功能等功能。通過對P740的母線差動保護的分析，進而全面的對母線保護中動作區域，閉鎖區域，防止勿動，區域判定的依據進行分析。母線差動保護用通俗的定義，就是按照收、支平衡的原理進行判斷和動作，分為母線完全差動保護和不完全差動保護。因為母線上只有進出線路，正常運行情況下，進出電流的大小相等，相位相同。如果母線發生故障，該平衡就會破壞。有的保護采用比較電流是否平衡，有的保護采用比較電流相位是否一致，有的二者兼有，一旦判別出母線故障，立即啟動保護動作元件，跳開母線上的所有斷路器。如果是雙母線并列運行，有的保護會有選擇地跳開母聯開關和有故障母線的所有進出線路斷路器，以縮小停電范圍。

2母線保護的配置原則

對于220kV及以上電壓等級的母線，為了滿足系統暫態穩定的要求，裝備能快速、有效地切除故障的母線保護;對于3/2開關接線，裝設有2套母線保護;對于35kV及110kV電壓等級的母線，在必要情況下應裝設專用的母線保護。對于10kV母線，一般情況下，沒有裝設專用的母線保護。母線保護要滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四項基本要求，要能正確區分母線內部故障或外部短路故障，并在各種運行方式下判斷故障母線的具體部位。通過刀閘輔助觸點識別母線運行方式，可避免電流回路切換導致母差保護誤動。在發生故障時，母線保護快速動作，這不僅能降低設備受損傷的程度，還能減小電流互感器飽和對保護動作正確性的影響。母線保護起動元件靈敏度系數要大于2，母線保護可靠性包括保護不誤動和保護不拒動。對于220kV及以下電壓等級的母線保護，由于母線故障可以由供電元件的保護進行切除，所以，母線保護不誤動的可靠性比不拒動的可靠性更重要。對于3500kV電壓等級的母差保護，由于采取了3/2接線方式，因此，母差保護不拒動的可靠性更加重要。

3母差失靈保護回路

母線保護，包括母線差動保護和斷路器故障保護。母線差動保護基于基爾霍夫定律，使用總線作為一個節點，使操作和外部短路流入總線的電流矢量牙齒為零。斷路器故障保護是故障發生時拒絕繼電器，通過所有電路自動切斷過程，將停電范圍最小化，減少不必要的損失的過程。母差故障保護對確保電網安全運行具有重要作用。母線保護應根據兩組母線保護電流、電壓電路、直流電源和跳閘電路獨立，并分別來自相應電流、電壓變壓器的其他繞組的冗馀原則進行配置。雙配置的兩組母線保護必須分別在一組斷路器跳閘線圈上工作。對于雙配置的兩組母線保護，每個保護單元必須處理可能發生的所有類型的故障任務，兩個保護集之間不能有傳記連接，在操作和維護時必須考慮安全性。保護集關閉后，其他保護集的操作不應受到影響。對于斷路，變壓器分支應打開電容保護跳閘針，使三相跳閘啟動失敗。其母聯和分段分支必須打開工作的三跳啟動故障（TJ）R動作觸點作為三相跳閘啟動故障。電路分支可以將保護分支動作觸點打開為分支跳閘啟動失敗，將工作的三跳啟動失敗（TJR，TJ）Q動作觸點啟動為三相跳閘啟動失敗。對于斷路，主變壓器備份保護行為不應開始上級（分段）斷路器故障保護，母線保護和獨立上級（分段）過流保護行為應開始上級（分段）斷路器故障保護。對于電流互感器和電壓互感器，有以下要求：20Vk母線和母線（分段）保護適用于型號5P級電流互感器。

4防范措施和建議

220kV雙母線接線出線間隔較多，母差保護電流回路較復雜，易出現電流回路接錯或CT極性接錯的情況，尤其是在改擴建工程中，若不及時發現就可能導致災難性的后果。在新間隔擴建、大型技改工作中，為確保二次電流回路正確，建議采取如下防范措施。（1）通過一次通流整組試驗方法檢驗CT二次回路。電流回路搭接完成后，CT一次通流，可通過鉗形電流表、專用試驗插拔測量（如REB103母差保護）、讀取保護裝置采樣值等方法獲取二次電流值，校驗CT變比，檢查CT二次回路有無分流，從而可檢查出不同間隔電流回路有無交叉。（2）加強驗收把關。在驗收過程中，仔細核對實際接線與設計圖紙是否一致，并且全程參與傳動和通流試驗。（3）做好啟動過程中的帶負荷試驗。帶負荷試驗是檢查CT二次回路非常重要的一個環節，也是設備投運前最后一道關口，相關試驗人員務必高度重視。

結束語

電力系統中母線保護對電網穩定運行起著非常重要的作用，因此要求母線保護應具有靈敏度高、動作速度快、可靠性高等特點。本文對220kV某變電站35kV母線差動保護動作進行詳細地分析，原因是暴雨天氣導致35kV304線路發生B相接地，A、C相對地電壓升高導致所用變BC相接地短路。304開關正確動作，35kV母線差動也正確動作。在以后的工作中，運行維護部門應強化繼電保護專業管理，深入開展設備隱患排查，對存在的隱患進行及時處理。尤其在雷雨天氣，應加強對變電站一次設備的檢查，充分考慮變電站內的各種情況，針對可能出現的各種意外做好應對措施，從而保證變電站內所有設備穩定、可靠運行。更換母差保護光口收發板。尾纖連接正常后，經長期觀察，保護裝置告警未再發生。更換后的板件經制造廠家鑒定，確認硬件損壞導致處理模件丟幀。變電站內母差保護裝置是制造廠家在智能變電站建設初期制造的設備，裝置告警信息并不規范，給故障處理帶來了困難。結合本次故障處理經驗，修訂了類似缺陷處理的作業指導書，為以后的故障處理提供了參考思路。

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