一起死區(qū)故障導致35 kV 母差保護動作案例分析

張 港 ，蔡 瀟 ，李 明

（1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司海安市供電分公司，江蘇 海安 226600;2.泰州三新供電服務有限公司興化分公司，江蘇 興化 225700;3.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司營銷服務中心，江蘇 南京 210000）

母差保護既能區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和外部故障，還能確定哪段母線故障。由于母線故障影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，因此，及時發(fā)現(xiàn)并切除故障顯得尤為重要[1-3]。母線連接元件除出線單元外，還有電壓互感器、電容器、電抗器等。運行實踐表明，污穢引起的閃絡接地故障、絕緣子老化和雷擊造成的短路故障占比較高[4-5]。母差保護判別母線出現(xiàn)故障，保護動作元件立即啟動，故障母線上的所有斷路器斷開。如果母線并列運行，故障處于分段開關(guān)和其TA 之間，母差保護會跳開另一條母線上所有開關(guān)。

1 事故發(fā)生過程

2017 年9 月3 日02:48，監(jiān)控匯報某變電站35 kV 母線保護動作，#2 主變35 kV 開關(guān)、35 kV母分開關(guān)、#2 補償變開關(guān)報事故分閘，田緊3216開關(guān)分閘；35 kVⅡ段母線失壓。OPEN3000 報#2主變第一、二套主變保護裝置異常，35 kVⅡ段母線壓變低壓開關(guān)跳開。故障前35 kVⅡ段母線上#2 電抗器開關(guān)、#2 補償變開關(guān)、田緊3216 開關(guān)，#2 主變?nèi)齻?cè)開關(guān)運行，#1 主變?nèi)齻?cè)開關(guān)運行，35 kVⅠ/Ⅱ段母分開關(guān)運行。如圖1 所示。

圖1 故障前運行方式

2 現(xiàn)場情況采集

2017 年9 月3 日02:48:31，地調(diào)AVC 因某變電站功率因數(shù)越下限，發(fā)令切除#2 電抗器；02:48:42，#2 電抗器分閘，同時35 kV 母線保護動作，切除35 kV 母分開關(guān)、#2 補償變開關(guān)、田緊3216 開關(guān)、#2 主變35 kV 開關(guān)。主變故障錄波器錄波圖如圖2～3 所示。#2 電抗器故障點如圖4 所示。

圖2 Ⅰ母電壓和#1 主變低壓側(cè)電流錄波圖

圖3 Ⅱ母電壓和#2 主變低壓側(cè)電流錄波圖

圖4 #2 電抗器故障點

3 故障原因分析

地調(diào)AVC 發(fā)令切除#2 電抗器后，#2 電抗器在分閘過程中開關(guān)下觸頭（電抗器側(cè)）擊穿放電，根據(jù)錄波圖分析，放電電流最大值大約為18 kA，有效值12 kA 左右。由于電抗器TA 位于開關(guān)靠線路側(cè)，放電位置在開關(guān)與TA 間，故母差保護感受到故障電流正確啟動，并動作，約40 ms 切除Ⅱ母所有間隔。在電抗器分閘結(jié)束后，故障電流由于交流電流過零點自然熄弧，沒有發(fā)生重燃，所以故障電流消失，故障電流大約持續(xù)半個周波（10 ms）。在35 kV Ⅱ段母線上所有間隔均切除后，35 kV 母線電壓消失。

由錄波圖可看出，故障時B、C 相電流相位相反，大小相等，電壓相位幅值基本一致，可推測為B、C 相間放電。電流消失后，電壓仍然呈現(xiàn)明顯異常，Ⅰ母電壓異常現(xiàn)象持續(xù)超過2 000 ms，軟件分析其中含有很高分量的二次、三次以及高次諧波，推測為用戶負荷受電壓波動而產(chǎn)生諧波。

綜上所述，本次故障是由于電抗器開關(guān)與TA間放電，導致母差動作，切除35 kVⅡ母線開關(guān)，母差保護動作正確。

4 預防措施

根據(jù)不同季節(jié)選擇空調(diào)運行方式；密切關(guān)注開關(guān)柜運行條件，對重要設備須做好記錄，分析絕緣老化速度，制定和實施科學的檢修計劃，延長設備使用壽命；過負荷會加速設備絕緣老化，防止設備過負荷運行。