一起母差保護誤動事件的原因分析

余 平，胡昌雄，周采薇

(清江隔河巖水力發電廠，湖北 長陽 443503)

母線是電力系統中重要的設備，在整個配電網中起著非常重要的作用。因為母線常常安裝在室內，其故障的概率小于線路。但是由于母線故障會直接影響連接在其上的所有線路的安全可靠運行，甚至會影響整個電力系統的穩定性，所以通常在220 kV以上電壓等級的母線配置專用母線保護[1]。

1 母線保護配置詳情

該水力發電廠3號主變、4號主變接到500 kV雙母線，經一條出線接到500 kV開關站。其主接線圖如圖1所示。

按照雙重化原則，該雙母線配置了兩套專用母線保護[2]。一套為南瑞繼保公司生產的RCS-915A-G型母線保護，另一套為阿海琺公司生產的P740型母線保護。其中RCS-915A-G母線保護所用CT為3號變壓器支路上的26CT、4號變壓器支路上的26CT、線路支路上的36CT，母聯46CT。P740母線保護所用CT為3號變壓器支路上的25CT、4號變壓器支路上的25CT、線路支路上的35CT，母聯42CT和45CT。RCS-915A-G母線保護設置了母差保護、母聯死區保護、斷路器失靈保護等功能。P740母線保護中配有母差保護和斷路器失靈保護，但是失靈保護沒有投運。兩套母線保護都設復壓閉鎖，但是設置略有差別。RCS-915A-G母線保護裝置的復壓閉鎖設置在程序里，參與邏輯判斷[3]。P740母線保護裝置單獨配有復合電壓繼電器，其接點串聯在差動保護及失靈保護的出口回路中。

2 故障現象

2019-05-18T21:56:04.568時刻，該廠3號機組接調度停機令，跳開5003開關，接著監控系統報出多個保護動作信號：RCS-915A-G保護啟動、P740母差保護動作跳Ⅱ母、發變組差動保護動作、變壓器差動保護動作、RCS-915A-G保護動作跳Ⅱ母、P740Ⅱ母復壓動作、RCS-915A-G失靈跳母聯、RCS-915A-G失靈跳Ⅱ母等，如表1所示。

3 故障分析

故障前運行狀態：該廠4號機組處于停機狀態，3號機組接到調度停機令，正在停機過程中。3號機組出口開關5003開關掛在Ⅱ母上、4號機組出口開關5004開關掛在Ⅰ母、線路出口5051開關掛在Ⅰ母。5004開關在分，5051開關和5012開關在合，5003開關剛斷開。

查閱故障錄波圖發現(見圖2)，2019-05-18T21:56:04.568該廠3號機出口開關5003開關在接網調停機令后跳開。過了293 ms，25CT、26CT故障電流產生，故障相為C相，電流大小為0.60 A。295 ms時，主變零序20CT、1CT出現故障電流(B相和C相故障電流為1.35 A，A相故障電流為0),1PT出現故障電壓，而21CT出未檢測到故障電流。根據以上信息，可以判斷故障范圍在5003開關C相下端頭至25CT之間。3號機組停機后，經一次設備運維人員解體5003開關，檢查后發現5003開關C相靜觸頭盆式絕緣子擊穿，導致C相經母線筒接地，如圖2所示。由于當時3F機組還在停機過程中，滅磁開關還沒斷開，電流流向接地點形成故障電流。

故障發生時，兩套母線保護均滿足電流啟動條件(25CT、26CT電流為0.6 A)，正常啟動，但是由于5003開關分開，與兩條母線分裂，兩條母線電壓均正常，不滿足解除復壓閉鎖的條件，兩套母線保護均不應該動作，但事實上，該廠兩套母差保護均動作。

錄波圖顯示，在21:56:04.893時，P740保護動作，開出跳閘令跳Ⅱ母上的開關，經65 ms延時跳開5012開關。母聯開關5012開關跳開以后，Ⅱ母與500 kV系統分開，Ⅱ母失壓，于是21:56:04.959時，P740Ⅱ母復壓動作。在21:56:04.881時，RCS-915A-G母線保護裝置啟動，因為復壓閉鎖沒有解除，差動保護沒有動作，而是過了65 ms，5012跳開，Ⅱ母失壓，解除了復壓閉鎖條件以后，RCS-915A-G母差保護動作出口跳Ⅱ母上所有的開關。RCS-915A-G母差保護動作開出跳閘令跳掛在Ⅱ母上的5003開關的同時，內部邏輯啟動了5003開關失靈保護，而此時5003開關所在的支路26CT仍然有電流，滿足了5003開關失靈條件，故RCS-915A-G母線保護裝置里的失靈保護動作。

從以上兩套母線保護的動作順序看，RCS-915A-G母線保護裝置是在P740動作跳開母聯開關5012開關，Ⅱ母失壓，滿足了解除復壓閉鎖條件后才動作的。說明RCS-915A-G母差保護動作符合邏輯，而P740跳5012屬于誤動。正常情況下，P740的動作出口回路上應該串聯復壓閉鎖接點，但是檢查該廠現場接線后發現，P740保護裝置跳支路5003開關、5004開關、5051開關的出口回路上均串聯了復壓閉鎖接點，但是跳母聯開關5012開關的跳閘回路上并未串聯復壓閉鎖接點，這正是導致此次兩套母差保護誤動的癥結所在。

綜上可知，此次故障，按照正常設計，有復壓閉鎖母線保護，兩套保護均不應該動作出口，但由于設計缺陷，P740保護跳母聯開關5012開關的出口并沒有接復壓閉鎖接點，導致在此次事故中，該廠兩套母線保護均動作。

4 整改方案

事故后，該廠保護班對P740母差保護出口回路進行了整改。在P740母差保護出口跳5012開關的回路上串入復壓閉鎖繼電器接點，如圖3所示。整改完成后，經試驗驗證，P740母差和失靈保護動作出口均受復壓閉鎖，保護正常動作。

圖3 串入復壓閉鎖繼電器接點圖

5 結 語

文章以隔河巖水電廠發生的一起母差保護誤動事件為例，詳細介紹了故障發生過程中各監控設備的動作原理，通過分析找到了母差保護誤動的原因，對水電廠運維人員有較好的警示作用。