220kV 变电站母差保护动作的事故分析

220kV 变电站母差保护动作的事故分析

刘善军 钱存

国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 江苏 212000

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，电力行业发展也十分快速。电力系统中当输电线路、变压器、母线或者其他设备发生故障时，保护装置动作并发出跳闸命令，但因故障设备的断路器由于跳闸线圈故障（断线）、操作机构故障、气压或液压降低、直流电源故障、操作箱继电器等问题导致拒绝动作跳闸，若不尽快将故障点隔离，会造成主设备损坏、停电范围扩大、甚至整个系统瓦解等。为在较短时间内切除与失灵断路器相关联的其他断路器，使停电范围限制在最小区域内，配置断路器失灵保护就显得尤为重要。利用断路器失灵时故障特征的相关信息作为断路器拒动的判别条件，构成断路器失灵保护。

关键词：变电站;母差保护;事故分析;整改措施

引言

智能变电站母差保护在远景扩建过程中所面临的问题，提出采用面向间隔的系统描述文件逻辑解耦方案，引入母差保护过程层循环冗余子校验码的概念，通过合理规划母差保护设备描述文件的初期配置，确保了远景间隔扩建的顺利实施。从智能变电站全工程设计周期角度，提出了针对不同工程阶段的母差保护优化设计方法和实施策略，降低远景扩建调试的工作量，提升扩建工程的实施效率，为智能变电站工程设计和建设实施提供参考。

1故障原因及保护动作行为分析

通过对故障录波器和35kV母差保护故障报告进行分析得出以下结论:(1)16时35分35秒，即35kV母差保护动作前5分43秒，35kVⅠ段出线B相发生接地;(2)16时41分11秒，35kV母差保护Ⅰ母差动保护动作。故障报告显示为301间隔BC相有较大的短路电流，304间隔仅B相有故障电流且与301间隔B相电流幅值相等方向相反，说明B相故障点在母差保护范围以外。同时，304开关保护电流Ⅰ段动作跳闸，故障相别为B相，由此判定B相故障点在304线路上。因35kV母差保护故障报告中，只有301间隔C相有较大的故障电流，其他各支路C相未发现有故障电流，Ⅰ母差动和大差回路只显示C相有差流，母差保护报告显示为Ⅰ母C相差动保护动作。由此判定C相故障点在母差保护范围内，故障点在母线或电流回路未接入母线保护的所用变上。通过对一次设备进行检查发现，#1所用变C相接线桩头有明显放电痕迹，所用变C相高压熔丝熔断，所用变小车开关C相负荷侧柱头明显烧黑。可确定故障过程为:因4月29日下午暴雨大风天气导致304线路发生B相接地，由于B相接地A、C相对地电压升高，引起所用变C相桩头绝缘破环(#1所用变曾发生绝缘问题，已修复)，造成BC相接地短路。B相故障电流5811A大于304开关保护电流Ⅰ段(4500A，0秒)电流值，35kV建材304线路保护正确动作。因C相故障点在#1所用变C相桩头处，属于母差保护范围内，所以35kV母线保护正确动作。

2母差保护管控方法

2.1母差保护过程层CRC校验

按照国网1396文件的管控思想，对于保护专业关心的过程层设备的回路关系，可采用CRC校验码的方式来表述。然而，在描述母差保护的过程层回路关系时，这种方法缺少足够的颗粒度，无法区分出多间隔过程层回路信息。例如，母差保护在进行间隔扩建接入时，虽然母差保护的CRC校验码发生了改动，但却无法区分出具体改动在运行间隔还是扩建间隔，给母差保护的调试工作带来风险，这也导致了在实际操作中，不可避免地要通过对运行间隔进行轮停试验，不仅增加了调试范围，也降低了供电可靠性。为了解决上述问题，本文提出一种针对跨间隔保护的CRC子校验码的概念，即在现有CRC校验码生成规则基础上，向下拓展颗粒度，将跨间隔保护的过程层信息按照对应间隔进一步划分，并分别生成面向间隔的CRC子校验码，用以描述跨间隔保护的过程层配置信息。正常情况下，母差保护扩建间隔不会对运行间隔造成影响，只要运行间隔的CRC子校验码前后一致，则不再需要进行调试试验。相反，若发现运行间隔的CRC子校验码不一致，则说明该运行间隔的过程层回路信息由于某些误操作因素发生改变，需要重新核查ICD文件，并确保扩建调试工作的正确性。

2.2失灵复合电压闭锁功能

由于断路器失灵保护动作跳闸范围大，因此提高断路器失灵保护动作的可靠性显得特别重要，所以将失灵复合电压闭锁引入到断路器失灵保护中。断路器失灵保护采用复合电压闭锁元件与断路器失灵保护配合，实现分母线闭锁，复合电压闭锁采用母线任一相低电压、零序电压、负序电压以及断路器失灵元件来构成，有效确保断路器失灵保护的可靠、正确动作。断路器失灵时会引起母线电压降低、有负序和零序电压产生，这样利用低电压、负序电压、零序电压作为开放失灵的条件会使断路器失灵保护动作更加可靠。但运行过程中有时会发生主变低压侧故障而高压侧断路器失灵且变压器高压侧阻抗很大，或线路末端故障时，线路阻抗很大，导致母线复合电压判别可能存在因灵敏度不足而引起断路器失灵保护拒动的问题，为避免类似情况发生，引入断路器失灵解闭锁功能来解除失灵复合电压，让母线装置的支路断路器失灵保护动作，从而隔离故障点。

2.3主变支路断路器失灵保护

若变压器发生区内故障，变压器保护动作跳变压器各侧断路器，或母线发生区内故障，母差保护动作跳本母线上支路断路器，均能正确起动变压器支路断路器失灵保护，否则会经过主变支路失灵的断路器继续往故障点提供故障电流，这是不允许的。前者由变压器保护动作后提供三跳失灵开入节点引入母线保护装置作为该支路的失灵起动开入，后者起动由母差保护程序内部直接实现。变压器支路断路器失灵电流判别采用任一相电流、负序电流或零序电流“或”逻辑，电流分别取整定的电流定值。为解决三相故障且三相失灵时，负序电流、零序电流可能存在灵敏度不足的问题，保护程序引入低功率因数判据，作为负序电流和零序电流判据的补充。差动保护动作起动变压器支路断路器失灵时经变压器支路所在母线复合电压闭锁，母线互联运行时，经任一母线失灵复合电压闭锁，而外部三跳起动失灵开入起动变压器支路断路器失灵时，可经所在母线或互联运行时经任一母线失灵复合电压闭锁开放，也可经外部主变支路解闭锁开入解除电压闭锁。断路器失灵保护设计有两个时限，第一时限动作跳母联支路，第二时限动作跳变压器支路所在母线上的相邻断路器并联跳变压器其他侧断路器。变压器支路断路器失灵保护逻辑Isl、I0sl、I2sl分别为三相失灵相电流定值、失灵零序电流定值、失灵负序电流定值；T1、T2分别为失灵跳母联延时定值、失灵跳母线延时定值。

结语

电力系统中母线保护对电网稳定运行起着非常重要的作用，因此要求母线保护应具有灵敏度高、动作速度快、可靠性高等特点。本文对220kV某变电站35kV母线差动保护动作进行详细地分析，原因是暴雨天气导致35kV304线路发生B相接地，A、C相对地电压升高导致所用变BC相接地短路。304开关正确动作，35kV母线差动也正确动作。在以后的工作中，运行维护部门应强化继电保护专业管理，深入开展设备隐患排查，对存在的隐患进行及时处理。

参考文献:

［1］齐慧．一种智能变电站110kV母线保护校验方法的研究［J］．安徽电气工程职业技术学院学报，2017，22(03):62-64．

［2］薛钟兵．110kV母差保护动作误跳的事故案例分析［J］．电工技术，2018(21):104-105．