趙健池

摘? 要：隨著而我國電力行業(yè)的快速發(fā)展中，我國各行各業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)和人們的日常生活，對于電力的需求量正在不斷上升，這也對我國電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性提出了更高的要求。文章結(jié)合220kV線路在正常使用過程中的實(shí)際需求及母線差動(dòng)保護(hù)的原理，以部分220kV母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故的具體案例，對事故成因進(jìn)行了多個(gè)角度的詳細(xì)分析，并提出了針對性的改善措施，對于我國220kV母線差動(dòng)保護(hù)體系的完善與調(diào)整提供了相應(yīng)的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：母線差動(dòng)保護(hù);保護(hù)動(dòng)作;母聯(lián)斷路器;動(dòng)作事故

中圖分類號：TM773? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）32-0122-02

Abstract： With the rapid development of China's power industry， the production activities of various industries and people's daily life， the demand for power is increasing， which also puts forward higher requirements for the stability of power system operation in our country. Combined with the actual demand of 220kV line in the process of normal use and the principle of bus differential protection， this paper makes a detailed analysis of the causes of the accident by taking part of the concrete cases of 220kV bus differential protection accident. The targeted improvement measures are put forward， which provides the corresponding reference and reference for the perfection and adjustment of 220kV bus differential protection system in our country.

Keywords： bus differential protection; protection action; bus circuit breaker; action accident

引言

在當(dāng)前我國電力系統(tǒng)保護(hù)體系中，母線差動(dòng)保護(hù)模塊已經(jīng)得到了較好的應(yīng)用。而考慮到具體應(yīng)用的實(shí)際需求和以及后續(xù)操作維護(hù)方面的便捷性，我國很多220kV變電站的高壓母線都使用了雙母線接線的模式，同時(shí)在母線開關(guān)上也會(huì)設(shè)置電流互感器。在當(dāng)前電力專業(yè)領(lǐng)域中，通常將母線開關(guān)和母聯(lián)CT之間的位置稱之為死區(qū)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，死區(qū)發(fā)生故障的概率非常低。正是因?yàn)檫@種情況，使得很多運(yùn)維人員都沒有充分考慮到死區(qū)保護(hù)的重要性。除此之外，還有一些其他因素的影響，會(huì)引發(fā)220kV母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故。在這種情況下，就有必要深入全面的分析與探討220kV母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故的主要原因，并基于此提出相應(yīng)的改善對策。下面也主要從這個(gè)角度入手，對220kV母線差動(dòng)保護(hù)事故進(jìn)行深入全面的探討。

1 母線差動(dòng)保護(hù)原理

母線差動(dòng)保護(hù)主要是指基于收支平衡原理進(jìn)行判斷與動(dòng)作的保護(hù)模式。由于母線上有進(jìn)出線路，而在正常情況下，進(jìn)入與出去的電流在數(shù)值上保持平等，同時(shí)電位相對來說也比較平衡。因此當(dāng)母線出現(xiàn)故障的時(shí)候，這種維持好的平衡就會(huì)被打破。當(dāng)判定出母線故障的時(shí)候，相應(yīng)保護(hù)元件會(huì)先啟動(dòng)，并斷開母線上的各個(gè)斷路器。而在雙母線運(yùn)行模式中，會(huì)將發(fā)生故障的母線隔離，并切入到另一個(gè)母線中，避免母線故障而出現(xiàn)大范圍的停電情況。在母線差動(dòng)保護(hù)中，具體保護(hù)甄別參數(shù)也不一樣，比如比較電流是否平衡、比較電流相位是否一致等。合理使用母線差動(dòng)保護(hù)，就能夠顯著提高母線使用的安全性，避免出現(xiàn)各類大型事故。通常來說，母線差動(dòng)保護(hù)的相關(guān)裝置主要應(yīng)用在220kV及以下電壓的母線，或者在分段斷路器以及母聯(lián)斷路器中充當(dāng)旁路斷路器。

當(dāng)線路側(cè)開關(guān)出現(xiàn)跳閘的時(shí)候，就會(huì)順帶出現(xiàn)失靈信號，同時(shí)整個(gè)線路也會(huì)判定失靈信號發(fā)生點(diǎn)，引發(fā)母差失靈保護(hù)裝置閉合，跳開所有開關(guān)。但對于母聯(lián)開關(guān)2012來說，如果出現(xiàn)失靈的時(shí)候并不會(huì)產(chǎn)生失靈信號。整個(gè)線路的失靈控制主要是經(jīng)過母差保護(hù)中的大差比率元件完成。因此在使用母線差動(dòng)保護(hù)體系的時(shí)候，還需要相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行合理的選擇。

2 220kV母差保護(hù)動(dòng)作事故分析及改進(jìn)措施

220kV母線保護(hù)動(dòng)作也會(huì)因?yàn)楹芏嗲闆r而出現(xiàn)保護(hù)失靈或者保護(hù)誤動(dòng)等情況，影響了線路的正常使用。為了保證220kV線路母差保護(hù)的有效性，促進(jìn)整個(gè)線路正常穩(wěn)定使用，這里也結(jié)合幾個(gè)常見的故障案例進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的改善對策，切實(shí)提高了線路運(yùn)行的安全性。

2.1 母聯(lián)充電死區(qū)故障母差保護(hù)事故及改進(jìn)措施

（1）事故原因分析

當(dāng)使用母聯(lián)斷路器向一根母線充電的時(shí)候，在位于斷路器和母聯(lián)CT之間的某點(diǎn)發(fā)生了故障。這個(gè)時(shí)候，母聯(lián)CT就無法感受到故障電流，因此充電保護(hù)就沒有做出動(dòng)作，整套保護(hù)體系也無法切除故障。針對于本次事故分析，可以先探討母聯(lián)充電死區(qū)故障保護(hù)的邏輯。在整套系統(tǒng)正常運(yùn)作的時(shí)候，母差保護(hù)會(huì)進(jìn)行充電狀態(tài)的檢測，如果檢測異常的時(shí)候，就會(huì)直接開始充電死區(qū)保護(hù)。在具體運(yùn)行的時(shí)候，如果母聯(lián)開關(guān)閉合的時(shí)候，母聯(lián)CT就會(huì)出現(xiàn)瞬間電流。由于裝置自身性能等原因的影響，使得保護(hù)體系判定合位存在一些延時(shí)，最終使得母聯(lián)開關(guān)電流無法真正計(jì)入到母差保護(hù)小差。這樣以后，整個(gè)保護(hù)體系就會(huì)發(fā)生故障，使得最終保護(hù)動(dòng)作會(huì)進(jìn)入到?jīng)]有發(fā)生故障的母線中，對于線路穩(wěn)定運(yùn)行帶來了較多的負(fù)面影響。

（2）改進(jìn)措施

通過上文分析以后，這里也可以引出母聯(lián)充電死區(qū)故障的改善措施。對于母線差動(dòng)保護(hù)來說，可以考慮直接引入母聯(lián)充電手合接點(diǎn)。在這個(gè)過程中，技術(shù)人員一定要結(jié)合實(shí)際情況合理使用手合接點(diǎn)的方式。在當(dāng)前我國很多工程實(shí)例中，發(fā)現(xiàn)部分技術(shù)人員會(huì)使用母聯(lián)測控屏中手合把手輔助接點(diǎn)，或者使用母聯(lián)測控裝置母聯(lián)斷路器遙合繼電器輔助接點(diǎn)。這兩種方式都存在一定的不足，無法真正完成手合工作。因此在具體使用這種方法改進(jìn)保護(hù)體系的時(shí)候，應(yīng)該使用操作箱中的手合繼電器輔助接點(diǎn)。因此，無論在哪種情況下，母差保護(hù)都能夠快速精準(zhǔn)進(jìn)行母聯(lián)充電手合接點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)的完整功能，不會(huì)因?yàn)楦黝惽闆r的發(fā)生而使得保護(hù)失效。

2.2 PT斷線導(dǎo)致母聯(lián)死區(qū)故障時(shí)母差保護(hù)事故及改進(jìn)措施

（1）事故原因分析

在母線分列運(yùn)行的時(shí)候，判定兩條母線都有電壓之后，只能說明整條線路在出現(xiàn)故障之前一段時(shí)間里，并沒有發(fā)生太多的異常。而在母線充電保護(hù)模塊中，明確母聯(lián)電流計(jì)入小差的關(guān)鍵點(diǎn)則為故障母線正常動(dòng)作。但在母線分列運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，由于存在兩條母線都有電壓的判據(jù)，就會(huì)使得母線差動(dòng)保護(hù)會(huì)發(fā)生誤動(dòng)，最終切入到?jīng)]有發(fā)生故障的母線中，出現(xiàn)了PT斷線導(dǎo)致母聯(lián)死區(qū)故障，引發(fā)惡性停電的情況。

（2）改進(jìn)措施

為了解決上述情況，應(yīng)該將兩條母線都有電壓的判據(jù)引入到充電保護(hù)裝置的投入開入量當(dāng)中，避免出現(xiàn)上述問題。在經(jīng)過這種改進(jìn)以后，如果母線分列運(yùn)行并且充電保護(hù)維持退出狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候PT發(fā)生斷線，母聯(lián)電流依然能夠退出母差保護(hù)小差。這樣以后，即便是出現(xiàn)了死區(qū)惡性故障的情況，母差也不會(huì)直接判定故障母線。而母聯(lián)充電的時(shí)候，充電保護(hù)投入的條件為1，而兩條母線都有電壓的條件為0，最終也就能夠保證母聯(lián)電流計(jì)入小差程序。在使用了這種方法以后，就能夠有效規(guī)避因?yàn)镻T斷線而出現(xiàn)的母聯(lián)死區(qū)故障時(shí)母差保護(hù)事故，促使整個(gè)系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 雷擊引起母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故分析及改進(jìn)措施

（1）事故原因分析

發(fā)生故障的線路為220kV雙母線與雙分段接線，其中線路甲、乙、丙接一號母線，而線路丁、戊、己則接二號母線。其中線路甲的斷路器一直處于熱備用狀態(tài)。整個(gè)故障從出現(xiàn)到故障點(diǎn)成功隔離一共用了400ms的時(shí)間，并可以劃分為兩個(gè)階段。第一階段，線路甲第一次故障。在0ms的時(shí)候，線路甲受到了雷擊，同時(shí)因?yàn)閿嗦菲魈幱跓醾溆脿顟B(tài)，因此斷路器分位，20ms的時(shí)候第一套保護(hù)體系動(dòng)作，25ms的時(shí)候第二套保護(hù)體系動(dòng)作。在這個(gè)過程中，雖然兩套線路保護(hù)體系都發(fā)生動(dòng)作，但故障并沒有被真正排除，故障電流一直持續(xù)到330ms。第二階段，線路甲第二次故障。在330ms的時(shí)候，整個(gè)故障繼續(xù)惡化，出現(xiàn)了母線雙側(cè)相間短路，兩套母線的保護(hù)體系都發(fā)生動(dòng)作。通過對現(xiàn)場線路與故障電流情況進(jìn)行分析以后發(fā)現(xiàn)，各個(gè)繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作都比較正確，但是無法解釋線路甲斷路器處于熱備用狀態(tài)以后，最開始的故障電流是如何產(chǎn)生的。最后經(jīng)過進(jìn)一步排查以后發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生本次故障的時(shí)候，線路甲的出口側(cè)連續(xù)遭遇了三次雷擊，使得雷擊電流入侵線路甲，最終認(rèn)定雷擊為造成本次故障的主要原因。

（2）改進(jìn)措施

在具體改進(jìn)的時(shí)候，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該先對220kV線路甲的斷路器進(jìn)行全面檢查，同時(shí)還要向廠商反應(yīng)斷路器存在的放電問題，并由制造廠商進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)，明確后續(xù)應(yīng)該采取的相應(yīng)措施，出具針對性的解決方案。而對于企業(yè)來說，則應(yīng)該在本次檢修線路甲的時(shí)候，針對線路甲間隔一、二次設(shè)備進(jìn)行全面的檢查與核查，保證設(shè)備存在的問題能夠得到較好的解決。除此之外，本次線路甲發(fā)生的雷擊引發(fā)保護(hù)故障問題，也跟整體環(huán)境有一定影響。因此企業(yè)也應(yīng)該考慮到線路甲的運(yùn)行狀態(tài)和具體環(huán)境，處理外界容易引發(fā)雷擊的環(huán)境要素，同時(shí)還要在線路上增設(shè)防雷模塊，避免在后續(xù)時(shí)間里重復(fù)出現(xiàn)雷擊問題。

3 結(jié)束語

在整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)作體系中，母差保護(hù)本身就是一個(gè)非常重要的模塊，在很大程度上關(guān)系著整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此對于各個(gè)運(yùn)維人員來說，在平時(shí)的時(shí)候也應(yīng)該積極學(xué)習(xí)母差保護(hù)以及保護(hù)失靈的相關(guān)內(nèi)容，在明確保護(hù)動(dòng)作運(yùn)作原理的基礎(chǔ)上，認(rèn)知與掌握母線誤判故障和失靈問題的改善措施與方法，更好的投入到相關(guān)工作中去。除此之外，對于電力系統(tǒng)的日常管理來說，應(yīng)該在后續(xù)發(fā)展中積極更迭智能化保護(hù)設(shè)備，使得整個(gè)電力系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)能夠得到顯著提升，最終給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供一個(gè)較強(qiáng)的保障。這樣能更好發(fā)揮220kV母線差動(dòng)保護(hù)作用，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)作水平。

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