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一次母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故分析

文檔作者：劉之堯，黃明輝文檔來源：廣東省電力中心調(diào)度所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月12日
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第15卷第6期
2oo2年12月
廣東電力
GUANGD0NG IC P0WER
V01．15 No．6
Dec．20o2
文章編號(hào)：1007．290x(2oo2)06．0070．03
一次母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故分析
劉之堯，黃明輝
(廣東省電力中心調(diào)度所，廣東廣州510600)
摘要：2001年茂名500 kV變電站因雷擊引起一次母線故障。此次雷擊事故非常罕見，造成線路和母線同時(shí)發(fā)
生故障。通過分析各種裝置記錄的故障數(shù)據(jù)和信號(hào)，對(duì)故障進(jìn)行分析和推理，從而正確判斷故障的性質(zhì)，并且
強(qiáng)調(diào)在數(shù)字式故障記錄裝置的條件下，如何更好地、更全面地采集故障數(shù)據(jù)，滿足事故調(diào)查的技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞：線路；母線；差動(dòng)保護(hù)；故障； 變電站
中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
Analysis of a bus differential protection fault
LIU Zhi-yao， HUANG M ing-hui
(Guangdong Power dispatching Center，Guangzhou 510600，China)
Ah 喇：This paper describes a bus failure on 500 kV Jiang-M ao transmission line，which was caused by lighthing strokes
that led to line fault simultaneously，Based on the digital record of the fault and the signals of protection， an an alysis is made
an d the nature of the failure determined ． Furthermore，several pieces of advice are given on how to improve fault data co l—
lec tion to facilitate investigation of faults．
Ke，r words：line；bus；differential protection；fault；substation
1 事故情況
2001年8月12日4時(shí)26分，500 kV江茂線
發(fā)生故障跳閘。具體信號(hào)如下：江茂線兩側(cè)主保護(hù)
I、主保護(hù)II兩套裝置設(shè)備動(dòng)作；茂名側(cè)距離保護(hù)
I段動(dòng)作，選L1，L2相保護(hù)裝置三相跳閘；線路故
障的同時(shí)，茂名雙套500 kV母線差動(dòng)保護(hù)(簡(jiǎn)稱
母差保護(hù))動(dòng)作出口跳閘。
4時(shí)28分5秒，發(fā)生在510～513號(hào)塔，雷擊電流
為一48 kA，距離線路0．58 km。登塔檢查發(fā)現(xiàn)
542號(hào)塔(酒杯塔)L1相絕緣子均壓環(huán)有放電痕跡，
L2相絕緣子與橫擔(dān)連接金具處有灼燒痕跡，可以
明確肯定線路確實(shí)存在故障，且線路保護(hù)裝置動(dòng)作
正確?？紤]到母線與線路同時(shí)故障的可能性極小，
基本肯定500 kV母差保護(hù)屬誤動(dòng)，為此，著重檢
查母差保護(hù)的誤動(dòng)原因。
2 現(xiàn)場(chǎng)檢查 3 線路母差保護(hù)配置及其運(yùn)行情況檢查
故障到底在線路還是在母線?是否存在保護(hù)誤
動(dòng)?這都是本次故障需要澄清的關(guān)鍵問題。通過雷
電定位系統(tǒng)，確認(rèn)了在2001年8月12日4時(shí)21
分至4時(shí)31分期間，江茂線兩側(cè)3 km 范圍內(nèi)有2
個(gè)落雷：第一個(gè)落雷時(shí)間是在2001年8月12日4
時(shí)24分7秒，發(fā)生在533-540號(hào)塔，雷擊電流為
一26．7 kA，距離線路1．2 km；第二個(gè)落雷時(shí)間在
收稿日期：2002．O1．24
由于茂名500 kV變電站只有一個(gè)完整串，為
增加其運(yùn)行的靈活性，將變電站500 kV部分接線
由一個(gè)完整串與I母線和II母線之間的一條跨線
組成，見圖1。
在實(shí)際運(yùn)行中，由于兩條母線之間的跨線相當(dāng)
于單母線，其母差保護(hù)配置為上海繼電器廠的
SS／S型中阻母差保護(hù)裝置。5021，5022，
5023斷路器各自裝有許繼四方公司的CSI121斷控
單元。這次事故發(fā)生后，獲取與故障有關(guān)的信息包
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第6期 劉之堯等：一次母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故分析 71
500kVII母線
500kV I母線
變壓器
圖1 茂名500 kV變電站部分接線示意圖
括：兩套母差保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)；5021，5022，
5023斷路器斷控單元的采樣報(bào)告；江茂線線路保
護(hù)的動(dòng)作報(bào)告及采樣值報(bào)告；江茂線及2號(hào)主變壓
器的故障錄波顯示結(jié)果。針對(duì)這些檢查結(jié)果，對(duì)兩
套母差保護(hù)裝置進(jìn)行了認(rèn)真的試驗(yàn)和全面的檢查，
均未發(fā)現(xiàn)任何異常情況。鑒于故障期間兩套母差的
差動(dòng)元件同時(shí)動(dòng)作的情況，把懷疑的焦點(diǎn)集中在兩
套母差保護(hù)裝置的公共部分上，也就是在5021，
5023斷路器的TA及其回路上。是否由于TA 回路
的問題，比如，是否存在二次回路分流?是否TA
多點(diǎn)接地等問題造成母差保護(hù)受到不平衡電流沖
擊，令保護(hù)誤動(dòng)呢?根據(jù)當(dāng)時(shí)負(fù)荷電流較小的情
況，我們切開5022斷路器，檢驗(yàn)了5021，5023斷
路器的TA電流在正常運(yùn)行時(shí)的平衡性，結(jié)果是平
衡性良好。
4 對(duì)母差保護(hù)動(dòng)作行為的定量分析
母差保護(hù)動(dòng)作是否由于故障時(shí)的電流較大造成
不平衡引起的呢?實(shí)際情況是本次故障的電流并不
算大，最大電流不超過3 000 A，TA應(yīng)該不會(huì)出
現(xiàn)飽和。同時(shí)由于在5021，5023斷路器上除用作
計(jì)量的一組TA，共有5組TA，分別用于各種保
護(hù)以及故障錄波，其中可以獲得故障當(dāng)時(shí)數(shù)字采樣
值的包括故障錄波裝置、線路保護(hù)裝置、斷控單元
等。由于他們分別取自不同組的TA，回路上幾乎
沒有什么關(guān)聯(lián)，因此，對(duì)各組TA的故障采樣值進(jìn)
行了詳細(xì)的分析，希望能從中發(fā)現(xiàn)究竟是那一組
TA 回路發(fā)生了問題，出現(xiàn)二次分流，還是母線上
確實(shí)存在故障點(diǎn)。
4．1 錄波裝置顯示的故障情況
由于錄波裝置并未接人5021，5022，5023各
斷路器的電流，而只是接人了江茂線(5022與5023
斷路器的和電流)以及2號(hào)主變壓器的(5021與
5022斷路器的和電流)電流。從茂名站500 kV系
統(tǒng)的一次接線可知，如將500 kV系統(tǒng)看作一個(gè)結(jié)
點(diǎn)，則江茂線的短路電流應(yīng)與2號(hào)主變壓器提供的
短路電流大小相同，方向相反。錄波裝置顯示江茂
線L1相電流與2號(hào)主變壓器提供的短路電流大小
相同，方向相反。而江茂線L2相電流雖然相位相
反，幅值卻明顯小于2號(hào)主變壓器提供的短路電
流。從錄波裝置顯示的結(jié)果還可看出：由2號(hào)主變
壓器提供的L1，L2相故障電流幅值基本相同。
4．2 線路保護(hù)裝置顯示的故障情況
江茂線線路保護(hù)裝置打印出來的報(bào)告與錄波裝
置顯示的情況基本相符。L1相電流與L2相電流
相位相差120。，幅值相差1／2，且主保護(hù)I、主II
保護(hù)裝置的采樣打印報(bào)告比較一致。由于兩套保護(hù)
的電流、電壓取自不同的TA二次繞組，所以L1，
L2相的電流、電壓應(yīng)該是可信的。因此，可以看
出L1相電流完全正常。對(duì)于500 kV茂名站這個(gè)
系統(tǒng)結(jié)點(diǎn)來說，流進(jìn)和流出的電流相等；而L2相
有些奇怪，流進(jìn)和流出的電流有明顯的差值，母差
保護(hù)的差動(dòng)元件應(yīng)該是由這種不平衡引起的。
4．3 斷控單元CSI121顯示的故障情況
為了更好地分析母差保護(hù)裝置的動(dòng)作行為(由
于這種母差保護(hù)裝置不是微機(jī)型的，所以不能提供
故障時(shí)的具體數(shù)據(jù))，我們提取了當(dāng)時(shí)5021，5022，
5023的斷控單元CSI121的采樣值打印報(bào)告。由于
L1相電流沒有任何疑問，我們就以L1相電流作
為參照分析L2相電流。故障發(fā)生后，L1相電流
從5021斷路器流向I母，經(jīng)過I母線、母線跨條、
5023斷路器流向江茂線；另一部分電流經(jīng)5022斷
路器流向江茂線。而L2相電流除了經(jīng)5021斷路
器流向I母線，經(jīng)5022斷路器流向江茂線外，另
有一部分電流卻從5023斷路器流向II母線，這部
分電流與L1相方向相反。根據(jù)采樣值大致可以得
出L2相的5021斷路器、江茂線與5023斷路器的
電流之和等于2號(hào)主變壓器提供的故障電流，L1
相5021與5023斷路器之間是穿越性的電流。這樣
可以判斷：在I母線與母線跨條及II母線之間應(yīng)
該有電流汲出，也就是說線路發(fā)生故障時(shí)母線上也
有故障點(diǎn)。錄波裝置顯示結(jié)果和保護(hù)裝置采樣報(bào)告
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廣東電力 第15卷
得出的結(jié)論都支持這一觀點(diǎn)外，還有以下幾點(diǎn)可以
補(bǔ)充說明：
a)江茂線和2號(hào)主變壓器的U相電壓均有一
定的殘值，而V相電壓幾乎完全等于零。
b)從最近的一次區(qū)外故障看，7月26日220
kV泥榭線L1，L2相故障有較大的故障電流流過
江茂線和2號(hào)主變壓器。錄波裝置顯示結(jié)果反映
L1，L2相電流都相當(dāng)平衡，從一個(gè)側(cè)面證明TA
及二次回路應(yīng)該沒有異常。
c)江茂線自1999年6月投產(chǎn)至今，發(fā)生了3
次L3相接地、2次L1相接地以及2次L2相接地
的區(qū)內(nèi)故障。500 kV母差保護(hù)均未發(fā)生誤動(dòng)，也
證實(shí)了母差保護(hù)及其回路的正確性，而且這次雙套
母差保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，是由于其二次回路的獨(dú)立性引
起的。兩套保護(hù)同時(shí)出現(xiàn)二次分流的可能性極小，
而且中阻母差保護(hù)裝置這種成熟產(chǎn)品也基本不存在
原理上誤動(dòng)的可能性。一
從以上分析可知，應(yīng)該存在線路發(fā)生故障的同
時(shí)，母線也存有一個(gè)可以分流的故障點(diǎn)，于是申請(qǐng)
停運(yùn)500 kV母線。線路人員登桿檢查后發(fā)現(xiàn)I段
母線L2相母線瓷瓶的確存在放電痕跡，證實(shí)了母
線確實(shí)發(fā)生過接地短路故障。
5 結(jié)束語
這次事故對(duì)我們今后的工作有以下一些啟示：
a)數(shù)字式錄波裝置、微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用給事
故調(diào)查帶來便利。依據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析
可計(jì)算出電流、電壓故障當(dāng)時(shí)的向量關(guān)系以及幅值
． S止．；lL
(上接第69頁)
間的間隙，初擰不少于4遍。待疊接板間的間隙消
除且所有的高強(qiáng)度螺栓達(dá)到規(guī)定的初擰扭矩值后，
按照從梁的中心向兩端的順序進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓的
終擰。
i)疊梁安裝完畢后，為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，
及時(shí)將次梁和水平支撐安裝好。-
5 結(jié)束語
300 MW 機(jī)組W 形火焰鍋爐鋼結(jié)構(gòu)中的疊式
大板梁的安裝，對(duì)我們公司來說是首次進(jìn)行。在4
大小，從而可以用定性和定量的方式分析事故原因。
b)平時(shí)工作中，應(yīng)注意收集故障信息和保護(hù)
裝置的信息，并充分認(rèn)識(shí)其重要性。這次事故發(fā)
生后，希望獲得以前區(qū)內(nèi)故障時(shí)的斷控單元采樣
值打印報(bào)告，但因?yàn)槠綍r(shí)沒有收集而無法獲得。
過去對(duì)于保護(hù)正確動(dòng)作的故障，只要求錄波圖和
微機(jī)保護(hù)打印的表頭，很多有價(jià)值的第一手資料
沒有要求存儲(chǔ)?，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)容量極大，對(duì)數(shù)據(jù)
庫的檢索和管理都非常方便，應(yīng)該考慮可以多收
集一些平時(shí)運(yùn)行的數(shù)據(jù)和信息自動(dòng)添加如各種數(shù)
據(jù)庫，這樣可以為分析事故以及各種研究提供第
一手資料。
c)在這次事故調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)雖然保護(hù)裝置能
在故障發(fā)生時(shí)啟動(dòng)，但由于缺少統(tǒng)一的時(shí)標(biāo)，造成
很多即時(shí)數(shù)據(jù)缺乏可比性，數(shù)據(jù)的效能沒有很好地
發(fā)揮出來。GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)的使用對(duì)解決這個(gè)問題
有很大的幫助。不過現(xiàn)在各種對(duì)時(shí)系統(tǒng)的精度不統(tǒng)
一
， 保護(hù)對(duì)時(shí)間隔太長(zhǎng)，不能保證毫秒級(jí)的精確
度。在各級(jí)信息管理系統(tǒng)建立的同時(shí)，如何將各種
有用的保護(hù)及故障信息收集并溶人信息管理系統(tǒng)，
同時(shí)建立和提高各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以適應(yīng)新設(shè)備的應(yīng)
用，都將是未來繼電保護(hù)發(fā)展急需解決的問題。今
后在各種事故分析以及日常運(yùn)行管理中，數(shù)字化的
應(yīng)用越來越多，將給繼電保護(hù)人員提出越來越高的
要求。
作者簡(jiǎn)介：劉之堯(1971一)，男，安徽蕪湖人， 工程師，工學(xué)學(xué)
士，從事繼電保護(hù)調(diào)試工作。
天時(shí)間內(nèi)，順利安裝完成了F大板梁、G，H，J
三組疊式大板梁以及大板梁間的6條次梁，證明了
此施工方案是可行的、合理的，達(dá)到了我們的預(yù)期
目的。與其他地方已經(jīng)使用的吊裝方案(預(yù)先制作
一根上拱梁，與下梁組合，使得下梁稍微上拱后進(jìn)
行吊裝，以消除下梁簡(jiǎn)支時(shí)向下的撓度，疊裝完上
梁后再拆除自制上拱梁)相比，我們既節(jié)省了材料，
也縮短了安裝工期。
作者簡(jiǎn)介： 白雪寒(1969__)，男， 內(nèi)蒙古呼和浩特人，熱機(jī)工程
師，工學(xué)學(xué)士，從事火電廠鍋爐安裝技術(shù)工作。

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