一起特殊故障引起母差保护动作的分析

Table 2
序号 1 2 3
表 2 李山站对侧变电站故障报告 Report of substation opposite to Lishan substation
901 高频 保护 902 高频 保护 跳闸 重合闸 情况 动作情况
李山站 对侧线路 崂山站 ( 崂李线 )
工频变化量方 复合距离方 单相 重合成功 向、 零序方向 向、 零序方向 跳闸
ຫໍສະໝຸດ Baidu
106 面安排运行人员检查站内设备 , 另一方面安排线路 工区进行线路巡视。
表 1 李山站故障报告 Table 1 Report of Lishan substation
序号 保护元件 保护型号 故障录波报告 跳闸时间 15: 33: 27. 665 故障相别 : A 母差跳 母 相对时间 5 m s 最大差流 57. 19 A 跳闸时间 15: 33: 28. 884 故障相别 : A 母差跳 母 相对时间 34 m s 最大差流 17. 9 A 901: 工频变化量方 向、 零 序方 向、 距 离 段、 工频变化量距离 902: 复合距离方向、 零序 方向、 距 离 段、 工 频变化量距离
参考文献
[ 1] R CS 915 AD 微机母线保护装置. 南京 : 南京南瑞继保电气有限公 司 , 2004. M icroprocessor bas ed bus prot ect ion R CS 915 AD . N A R I R elays Elect ric Co Lt d, 2004. [ 2] 李力 , 吕航 , 沈国荣 , 等 . LFP 915A 微机型母线保护装置 . 电力系 统自动化 , 2000, 24( 1) : 60 63. LI Li, L Hang, SH EN G uorong, et al. LFP 915A digit al bus bar prot ect ion set . A u tomat ion of Elect ric Pow er Syst ems, 2000, 24( 1) : 60 63. [ 3] DL / T 559 # 1994 程 . 1994. DL / T 559 # 1994 Op erati on al and set t ing code f or relay prot ect ion of 220~ 500 kV el ect rical pow er netw ork s. 1994. [ 4] 崔家佩 , 孟庆炎 , 陈永芳 , 等 . 电力系统继电保护与安全 自动装置 220~ 500k V 电网继电保 护装置运行 整定规 N anjing:
∃ 现场经验 ∃
于立涛 , 等
一起特殊故障引起母差保 护动作的分析
整定计算 . 北京 : 中国电力出版社 , 1993.
107
互感器( 母差保护用 ) 之间 , 因此, 在拉开李山站李黄 线 2 个刀闸并将其开关脱离备用后 , 迅速恢复了 母线和其他 220 kV 线路的运行。根据现场设备局 部发热情况, 估计故障为该处的盆式绝缘子或支撑 绝缘子闪络造成。 后经 GIS 厂家 检查确认证实 了上述判断。由 于 GIS 的元件是全封闭式的 , 没有确凿的依据就不 能快速查找故障、 恢复供电, 本次母差保护的 2 次正 确动作以及有针对性的故障计算对于快速判断故障 点起到了决定性作用。
0 引言
母线是电力系统的重要设备, 快速切除母线故 障有利于系统的稳定运行。母差保护动作后, 快速 查找并隔离故障点以便对被切除母线上的连接元件 恢复运行是至关重要的。李山站 220 kV 气体绝缘 金属封闭开关设 备 ( GIS ) 内部发 生的一 起特殊 故 障, 由于是全封闭组合电器, 运行人员无法从外观上 判断出故障点的位置。针对这种情况, 本文提出了 一种进行事故分析的原则, 即把装置的录波数据和 报告、 母线的动作行为以及正确的理论计算综合起 来, 以准确判断故障点的位置。
2007, 31( 12)
障点的二次电流约为 18. 75 A, 与母差第 2 次故障 报告提供的差流值 17. 9 A 基本吻合。
4 母差保护动作行为分析及故障点判断
[ 5, 6]
1
220 k V 母差保护
R CS 915
2
220 k V 母差保护
R CS 915
3
220 k V 李黄线
R CS 901 R CS 902
1 事故经过
1. 1 故障前运行主接线 李山站的 GIS 为户内 SF 6 气体绝缘的 金属封 闭式开关设备, 三相分箱式, 双母线接线, 220 kV 出 线 5 回, 变压器出线 2 回。 李山站 220 kV 侧为固定连接方式: 母包括 1 号主变、 青李线、 李南 线 ; 母包括 2 号主变、 崂李 线、 李南 线、 李黄线。 220 kV 母联开关在合闸位置, 见图 1 。
3 理论计算
[ 3, 4]
3. 1 故障前运行方式 李山站 220 kV 母线单相接地的等值 阻抗 ( 标 幺值 ) 为: 正序阻抗 0. 015, 零序阻抗 0. 013( 基准容 量取 100 MVA ) 。 因 此 , 单 相 接 地 短 路 容 量 为 6 977 MVA, 短 路 电 流 为 18. 3 kA , 二 次 值 为 57. 2 A 。提供给故障点的二次电流约为 57. 2 A, 与 母差第 1 次故障报告提供的差流值 57. 19 A 基本吻 合。 3. 2 母差第 2 次动作的方式 由于 220 kV 李黄线对侧开关跳闸, 重合失败 , 因此 , 需要计算李黄线单独供电李山站 母线时的 等值阻抗。断开 220 kV 母联开关、 2 号主变、 崂李 线和李南 线, 求得此方式下李山站 220 kV 母线 单相接地的等值阻抗 ( 标幺值) 为: 正序阻抗 0. 032, 零序阻抗 0. 063( 基准容量取 100 M VA) 。因此, 单 相接地短路容量为 2 290 M VA, 短路电流为 6 kA, 二次值为 18. 75 A 。由黄埠站李黄线单独提供给故
CU I Jiapei, M EN G Q ingyan, CH EN Y ongf ang, et al . Set tin g cal culat ion of relay prot ecti on and aut omat ic securit y d evice of power syst em . Beijing: China El ect ri c Pow er Pres s, 1993. [ 5] 尤旦峰 , 吕航 , 李力 , 等 . R CS 915 系列微机母 差保护中失灵保 护 及其双重化方案 . 电力系统自动化 , 2001, 25( 21) : 58 60. YO U Danf en g, L Hang, LI Li, et al . RCS 915 digit al bus an d breaker f ail pr ot ect ion int egrat ion an d it s du plex scheme. A ut om at ion of Elect ric Power Syst em s, 2001, 25( 21) : 58 60. [ 6] 陈建文 , 曹青 , 彭勇 . R CS 915B 型微机 母线保 护应用 改进 . 电 力 系统自动化 , 2002, 26( 17) : 75 77. CHE N Ji anw en, C AO Q ing, PEN G Y ong. Improvement on t he appl icat ion of R CS 915B mi croprocessor based b us prot ecti on . A ut om at ion of Elect ric Power Syst em s, 2002, 26( 17) : 75 77. [ 7] 国家电力调度 通信中 心 . 电 力系 统继 电保护 实用 技术 问答 . 北 京 : 中国电力出版社 , 1997. N at ional El ect ric Pow er Dis pat ch ing and Communi cat ion C ent er. Relay prot ecti on pract ical t echni qu e quest ion and an sw er of t he power syst em . Beijing: China El ect ri c Pow er Pres s, 1997.
1. 2 保护配置及母差保护原理[ 1 , 2] 李山站 220 kV 母线保护为南京南瑞继电保护 公司的 RCS 915 型微机保护, 220 kV 线路保护为 该公司的 901 和 902 型。220 kV 线路全部投单相 重合闸 , 重合闸时间均设置为 1 s。母差保护用电流 互感器变比均为 1 600/ 5, 所有线路保护用电流互感 器变比均为 1 600/ 5, 线路保护用电流互感器与母差 保护用电流互感器的保护范围是重叠的。 RCS 915 型母线保护为分相比例差动保护, 采 用反映工频变化量的自适应阻抗加权式母线差动保 护原理, 辅以带波形检测的稳态比率差动。母线大 差比率差动用于判别母线区内和区外故障 , 小差比 率差动用于故障母线的选择。引入连接元件的刀闸 辅助触点自动判别母线运行方式, 实现差动回路和 出口回路的数字化切换。采用低电压、 零序电压、 负 序电压的! 或∀ 逻辑构成复合电压闭锁元件 , 闭锁母 差保护出口。 1. 3 保护动作跳闸情况 李山站 220 kV 母差保护 动作, 连接 于 母线 的 2 号主变 220 kV 侧、 崂李线、 李南 线、 李黄线开 关及母联开关跳闸。其中 3 回 220 kV 的对侧所在 变电站包括崂李线崂山站侧、 李南 线南京路侧单 相跳闸 , 重合成功 ; 李黄线黄埠站侧单相跳闸 , 重合 失败, 具体见表 1 和表 2 。
2 本次事故的疑点
图 1 故障前李山站系统接线 Fig. 1 System connection of a pre fault Lishan substation
收稿日期 : 2006 11 30; 修回日期 : 2007 02 14 。
李山站对侧 220 kV 线路跳闸是由于李山站本 侧母差保护动作停止本侧 220 kV 线路保护发信, 使对侧线路跳闸。但李黄线跳闸后却重合失败, 同 时从故障录波报告上看出, 母差保护动作了 2 次 , 第 2 次差流偏小。这是单纯的母线故障还是母线和线 路均有故障呢? 在不好判断的情况下, 调度员一方
南京路站 工频变化量方 复合距离方 单相 重合成功 ( 李南 线 ) 向、 零序方向 向、 零序方向 跳闸 黄埠站 ( 李黄线 ) 工频变化量方 复合距离方 单相 重合失败 向、 零序方向 向、 零序方向 跳闸
由故障录波数据及报告可知母线的故障相别为 A 相。李黄线两侧高频保护动作且黄埠站侧重合失 败可初步判断故障点在李黄线上。因母差保护同时 动作, 则有 2 种可能: 一是故障点在母差保护和线路 保护的重叠区内; 二是母线和线路同时发生故障。 李山站母差保护动作 2 次可以排除母线和线路 同时发生故障的可能 , 原因是母差保护虽动作 2 次 但都是 母线有差流。母线第 1 次跳闸录波图中 A 相电压有明显降低 , B, C 相电压基本正常 ; 而母线第 2 次跳闸录波图中跳闸前 40 ms 以及跳闸后 A, B, C 三相电压都为 0, 说明第 2 次跳闸前母线上的有源 连接元件已全部切除, 是一条空母线 , 即第 1 次跳闸 后故障点已经被隔离。结合母线差动保护第 2 次跳 闸有差流但无电压这种现象以及理论计算的数据, 可以判断故障点位于李黄线 A 相断路器与出线侧 电流互感器 ( 母差保护用) 之间。 李山站第 1 次母线保护动作将所连接元件三相 跳闸的同时母差停信 , 对侧黄埠站李黄线因母差停 [ 7] 信单相跳闸 , 经重合闸 1 s 的延时后重合在故障 点上, 造成李山站侧李黄线母差保护用电流互感器 瞬间有故障电流流过, 李山站母差第 2 次动作, 如图 2 所示。
第 31 卷 第 12 期 2007 年 6 月 25 日
V ol. 31 N o. 12 June 25, 2007
105
一起特殊故障引起母差保护动作的分析
于立涛, 王 萍, 夏晓滨
( 青岛供电公司 , 山东 省青岛市 266002)
摘要 : 220 kV 李山变电站为气体绝缘金属封闭开关设备 ( GIS) , 该站 220 kV 母线故障比较罕见, 造成母线保护连续动作 2 次。 文中提出了事故分析的方法, 通过对故障后装置的录波数据和报告 进行分析, 将故障数据与理论计算数据进行比较, 并根据母差保护的动作行为正确判断出故障点的 位置 , 确保迅速恢复对非故障母线和线路的供电。 关键词: 母线保护 ; 故障分析; 变电站 中图分类号 : T M 771
图 2 故障示意图 Fig. 2 Fault diagram
5 处理过程及结论
虽然线路保护具有故障测距功能, 但由于不是 金属性单相接地, 所 以李山站 母线 对侧 220 kV 线路测距不是很准确, 只能作为辅助判断依据。由 李山站母差 2 次动作的录波报告以及黄埠站李黄线 重合失败等条件, 可以综合判断出故障点位于李山 站 220 kV GIS 的李黄线 A 相断路器与出线侧电流