一起母差保護(hù)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(fā)電廠，湖北 長陽 443503)

母線是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備，在整個配電網(wǎng)中起著非常重要的作用。因?yàn)槟妇€常常安裝在室內(nèi)，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(yùn)行，甚至?xí)绊懻麄€電力系統(tǒng)的穩(wěn)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(hù)[1]。

1 母線保護(hù)配置詳情

該水力發(fā)電廠3號主變、4號主變接到500 kV雙母線，經(jīng)一條出線接到500 kV開關(guān)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(hù)[2]。一套為南瑞繼保公司生產(chǎn)的RCS-915A-G型母線保護(hù)，另一套為阿海琺公司生產(chǎn)的P740型母線保護(hù)。其中RCS-915A-G母線保護(hù)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(lián)46CT。P740母線保護(hù)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(lián)42CT和45CT。RCS-915A-G母線保護(hù)設(shè)置了母差保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)等功能。P740母線保護(hù)中配有母差保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)，但是失靈保護(hù)沒有投運(yùn)。兩套母線保護(hù)都設(shè)復(fù)壓閉鎖，但是設(shè)置略有差別。RCS-915A-G母線保護(hù)裝置的復(fù)壓閉鎖設(shè)置在程序里，參與邏輯判斷[3]。P740母線保護(hù)裝置單獨(dú)配有復(fù)合電壓繼電器，其接點(diǎn)串聯(lián)在差動保護(hù)及失靈保護(hù)的出口回路中。

2 故障現(xiàn)象

2019-05-18T21:56:04.568時刻，該廠3號機(jī)組接調(diào)度停機(jī)令，跳開5003開關(guān)，接著監(jiān)控系統(tǒng)報出多個保護(hù)動作信號：RCS-915A-G保護(hù)啟動、P740母差保護(hù)動作跳Ⅱ母、發(fā)變組差動保護(hù)動作、變壓器差動保護(hù)動作、RCS-915A-G保護(hù)動作跳Ⅱ母、P740Ⅱ母復(fù)壓動作、RCS-915A-G失靈跳母聯(lián)、RCS-915A-G失靈跳Ⅱ母等，如表1所示。

3 故障分析

故障前運(yùn)行狀態(tài)：該廠4號機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)，3號機(jī)組接到調(diào)度停機(jī)令，正在停機(jī)過程中。3號機(jī)組出口開關(guān)5003開關(guān)掛在Ⅱ母上、4號機(jī)組出口開關(guān)5004開關(guān)掛在Ⅰ母、線路出口5051開關(guān)掛在Ⅰ母。5004開關(guān)在分，5051開關(guān)和5012開關(guān)在合，5003開關(guān)剛斷開。

查閱故障錄波圖發(fā)現(xiàn)(見圖2)，2019-05-18T21:56:04.568該廠3號機(jī)出口開關(guān)5003開關(guān)在接網(wǎng)調(diào)停機(jī)令后跳開。過了293 ms，25CT、26CT故障電流產(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)故障電壓，而21CT出未檢測到故障電流。根據(jù)以上信息，可以判斷故障范圍在5003開關(guān)C相下端頭至25CT之間。3號機(jī)組停機(jī)后，經(jīng)一次設(shè)備運(yùn)維人員解體5003開關(guān)，檢查后發(fā)現(xiàn)5003開關(guān)C相靜觸頭盆式絕緣子擊穿，導(dǎo)致C相經(jīng)母線筒接地，如圖2所示。由于當(dāng)時3F機(jī)組還在停機(jī)過程中，滅磁開關(guān)還沒斷開，電流流向接地點(diǎn)形成故障電流。

故障發(fā)生時，兩套母線保護(hù)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(guān)分開，與兩條母線分裂，兩條母線電壓均正常，不滿足解除復(fù)壓閉鎖的條件，兩套母線保護(hù)均不應(yīng)該動作，但事實(shí)上，該廠兩套母差保護(hù)均動作。

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

從以上兩套母線保護(hù)的動作順序看，RCS-915A-G母線保護(hù)裝置是在P740動作跳開母聯(lián)開關(guān)5012開關(guān)，Ⅱ母失壓，滿足了解除復(fù)壓閉鎖條件后才動作的。說明RCS-915A-G母差保護(hù)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(yīng)該串聯(lián)復(fù)壓閉鎖接點(diǎn)，但是檢查該廠現(xiàn)場接線后發(fā)現(xiàn)，P740保護(hù)裝置跳支路5003開關(guān)、5004開關(guān)、5051開關(guān)的出口回路上均串聯(lián)了復(fù)壓閉鎖接點(diǎn)，但是跳母聯(lián)開關(guān)5012開關(guān)的跳閘回路上并未串聯(lián)復(fù)壓閉鎖接點(diǎn)，這正是導(dǎo)致此次兩套母差保護(hù)誤動的癥結(jié)所在。

綜上可知，此次故障，按照正常設(shè)計，有復(fù)壓閉鎖母線保護(hù)，兩套保護(hù)均不應(yīng)該動作出口，但由于設(shè)計缺陷，P740保護(hù)跳母聯(lián)開關(guān)5012開關(guān)的出口并沒有接復(fù)壓閉鎖接點(diǎn)，導(dǎo)致在此次事故中，該廠兩套母線保護(hù)均動作。

4 整改方案

事故后，該廠保護(hù)班對P740母差保護(hù)出口回路進(jìn)行了整改。在P740母差保護(hù)出口跳5012開關(guān)的回路上串入復(fù)壓閉鎖繼電器接點(diǎn)，如圖3所示。整改完成后，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，P740母差和失靈保護(hù)動作出口均受復(fù)壓閉鎖，保護(hù)正常動作。

圖3 串入復(fù)壓閉鎖繼電器接點(diǎn)圖

5 結(jié) 語

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