特殊故障引起母差保护动作的分析

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 ２６０） ６０２
摘要： ２ ｋ ２０ Ｖ李山变电站为气体绝缘金属封闭开关设备（ Ｉ） 该站 ２０ ＧＳ ， ２ｋ Ｖ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， 通过对故障后装里的录波数据和报告 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。
瞬间有故障电流流过， 李山站母差第 ２ 次动作， 如图
２所 示 。
李山站 ２０ ２ｋ Ｖ母线
３ 理论计算［１ ［ ３ ． ４
３ １ 故障前运行方式 ． 李山站 ２ ｋ ０ ２ Ｖ母线单相接地的等值阻抗 （ 标
线路保护用电流互感器 李黄线开关
母差保护用电流互感器 李黄线开关
么值） 正序阻抗 。０５零序阻抗 。０３基准容 为： 。１， ．１ 量取 １０ Ａ ０ ＭＶ ） 。因此， 相 接 地 短 路 容 量 为 单 ６ ＭＶ 短 路 电流 为 １． Ａ， 次 值 为 ９７ Ａ， ７ ８ ３ 二 ｋ
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
线和李南 Ｉ 求得此方式下李山站 ２０ 线， ２ｋ Ｖ母线 单相接地的等值阻抗（ 值） 正序阻抗 ００２ 标么 为： ．３，
零序阻抗 ００３基准容量取 １０ Ａ） ．６ （ ０ ＭＶ 。因此 ， 单
金属性单相接地， 所以李山站 Ｉ母线对侧 ２０ ２ｋ Ｖ
图 １ 故阵前李山站系统接线 Ｆｇ１ ｙｔ ｃｎ ｅｔ ｎ ａ － ｕ Ｌｓａ ｉ Ｓｓ ｍ ｎｃｏ ｏ ｐｅ ａｌ ｉ ｎ ． ｅ ｏ ｉ ｆ ｒ ｆ ｔ ｈ
ｓ ｂ ｔ ｔｏ ｕ ｓａ ｉｎ
收稿 日期 ： ０ ６１－０ 修 回 日期 ： ０ ７０－４ ２ ０ －１３ ； ２ ０－２１ ．
５． ７２ Ａ。提供给故障点的二次电流约为 ５． 与 ７２ Ａ，
黄埠站 ２０ ２ｋ Ｖ母线
母差第 １ 次故障报告提供的差流值 ５． ７１ Ａ基本吻 ９
Ａ
口 ０
图２ 故障示意图
Ｆｇ２ ａｌｄａ ａ ｉ ． Ｆ ｕｔ ｇ ｍ ｉ ｒ
３２ 母差第 ２ ． 次动作的方式 由于 ２０ ｋ ２ Ｖ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 ｎ母线时的 等值阻抗。断开 ２０ ２ｋ Ｖ母联开关、 号主变、 ２ 唠李
公司的 Ｒ Ｓ９５型微机保护，２ ｋ Ｃ －１ ２０ Ｖ线路保护为 该公司的 ９１ ９２ ０ 和 ０ 型。２０ ２ｋ Ｖ线路全部投单相 重合闸， 重合闸时间均设置为 ｉｓ 。母差保护用电流 互感器变比均为 １ ／ ， ６０５所有线路保护用电流互感 ０ 器变 比均为 １ ／ ， ６０５线路保护用电流互感器与母差 ０ 保护用电流互感器的保护范围是重叠的。 Ｒ Ｓ９５ 型母线保护为分相比例差动保护， Ｃ －１ 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“ 逻辑构成复合电压闭锁元件， 或” 闭锁母 差保护出口。 １３ 保护动作跳闸情况 ． 李山站 ２ ｋ ０ ２ Ｖ母差保护动作， 连接于 Ｉ母线 的２ 号主变 ２０ ２ｋ Ｖ侧、 唠李线、 Ｉ 李黄线开 李南Ｉ 线、 关及母联开关跳闸。其中 ３回 ２０ ２ｋ Ｖ的对侧所在 变电站包括唠李线峙山站侧、 李南 且线南京路侧单 相跳闸， 重合成功； 李黄线黄埠站侧单相跳闸， 重合
ＲＣＳ９ １ －０
ＲＣＳ ９ ２ －０
９ １工频变化量方向、 ０： 零 序方 向、 距离 工段 、 工频变化量距离
李黄线
９２复合距离方向、 ０： 零序
方 向、 离 工段 、 距 工 频变化量距离
连接元件已全部切除， 是一条空母线， １ 即第 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 次母线保护动作将所连接元件三相 １ 跳闸的同时母差停信 ， 对侧黄埠站李黄线因母差停
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
相接地短路容量为 ２ ＭＶ 短路电流为 ６ ２０ Ａ， ９ ｋ Ａ， 二次值为 １． ８７ Ａ。由黄埠站李黄线单独提供给故 ５
站 ２０ ＧＳ ２ ｋ Ｉ 的李黄线 Ａ相断路器与出线侧电流 Ｖ
Ｙ ＯＵ ａ ｆｎ ， Ｕ ｎ ， Ｌ， ｌＲ Ｓ９５ ｉｌ ａｄ Ｄ ｎｅ ｇ Ｌ Ｈ ｇ Ｌ ｉｅａ Ｃ －１ ｄ ｔ ｂ ｓ ａ Ｉ ｔ ． ｉａ ｕ ｎ ｇ
后经 ＧＳ 厂家检查确认证实了上述判断。由 Ｉ 于 ＧＳ的元件是全封闭式的， Ｉ 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
表 ２ 李山站对侧变电站故障报告
Ｔ ｂ ２ ｅｏｔ ｓｂｔｔ ｎ ｐｓｅ Ｌｓａ ｓｂｔｔ ｎ ａｌ ｅ Ｒ ｐｒ ｏ ｕｓ ｉ ｏ ｏｉ ｔ ｉ ｎ ｓ ｉ ｆ ａ ｏ ｐ ｔ ｏ ｈ ｕ ａ ｏ
李山站 序号 对侧线路
９１ ０ 高频
保护
９２ ０ 高频 保护
失败， 具体见表 １ 和表 ２ ，
２ 唠李线 李南 李黄线 Ｉ 青李线 李南 号 号 主变 Ｉ 线 主变 Ｉ 线
２ 本次事故的疑点
李山站对侧 ２ ｋ ２０ Ｖ线路跳闸是由于李山站本 侧母差保护动作停止本侧 ２０ ２ｋ Ｖ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 第 次， 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
跳闸 重合闸
情况 动作情况
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螃山站 工频变化量方 复合距离方 单相 重合成功 （ 唠李线） 向、 零序方向 向、 零序方向 跳闸
信单相跳闸［， ７ 经重合闸 ｉｓ ］ 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
南京路站 工频变化量方 复合距离方 单相 重合成功 零序方向 向、 零序方向 跳闸 （ ｎ线）向、 李南 黄埠站 工频变化量方 复合距离方 单相 重合失败 （ 李黄线 ） 向、 零序方向 向、 零序方向 跳闸
２ ０ ２ ｋ Ｖ
母 差保 护
ＲＣＳ ９１ － ５
但都是Ｉ Ｉ 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 ４ ｍｓ ０ 以及跳闸后 Ａ， ， ＢＣ 三相电压都为 。说明第 ２ ， 次跳闸前母线上的有源
２ ０ ２ ｋ Ｖ
母差保护
母差跳 Ｉ 母 相对时间 ５ ｍ ｓ 最大差流 ５． ７１ Ａ ９ 跳闸时间 １ ：３ ２．８ ５ ３ ：８８４ 故障相别： Ａ 母差跳 ｎ 母 相对时间 ３ ｍ ４ ｓ 最大差流 １． Ａ ７９
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
１ ６ ０
系 玩
自 动
忱
２ ０ ，３ （ ２ ０ ７ １ １）
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
Ｔａ ｌ １ ｂ ｅ
障点的二次电流约为 １． 与母差第 ２ ８７ Ａ， ５ 次故障 报告提供的差流值 １． Ａ基本吻合。 ７９
Ｒ ｐｒ ｏ Ｌｓａ ｓｂｔｔ ｎ ｅｏｔ ｉ ｎ ｓ ｉ ｆ ｈ ｕ ａ ｏ
恢复运行是至关重要的。李山站 ２０ ２ｋ Ｖ气体绝缘
金属封闭开关设备 （ Ｉ） Ｇ Ｓ 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。
１ 事故经过
１１ 故障前运行主接线 ． 李山站的 Ｉ Ｇ Ｓ为户内 Ｓ ６ Ｆ 气体绝缘的金属封
闭式开关设备， 三相分箱式， 双母线接线，２ ｋ ２０ Ｖ出
线 ５回， 变压器出线 ２回。 李山站 ２ ｋ ０ ２ Ｖ侧为固定连接方式 ： 母包括 １ Ｉ 号主变、 青李线、 李南 Ｉ ； 母包括 ２ 线 Ｉ 号主变、 唠李 线、 李南 ｎ线、 李黄线。 ２０ ２ｋ Ｖ母联开关在合闸位置， 见图 １ ０
ｃｌ ｌ ｉ ｏ ｅ ｙ ｔ ｉ ａ ａ ｏ ａ ｃ ｕｉ ｄ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｐｏｅｔ ｎ ｄ ｔｍ ｔ ｓｃｒｙ ｖ ｅ ａｕｔ ｃ ａ ｏ ｆ ｌ ｒ ｃｏ ｎ ｕ ｉ ｅ ｔ ｅｃ ｆ ｐｗ ｒ ｔ ． ｊ ； ｎ ｌ ｒ Ｐ ｗ ｒ ｓ， ３ ｓ ｍ Ｂ ｉ ｇ Ｃ ｉ Ｅｅｔｃ ｅ Ｐｅｓ １９ ｏ ｅｓ ｅ ｙ ｅｉ ｎ ｈ ａ ｃ ｉ ｏ ｒ ９ ［〕尤旦峰， ５ 吕航 ， 李力 ， Ｒ Ｓ９ ５ 等． －１ 系列微机母差保护中失灵保护 Ｃ 电力系统 自动化 ，０ １２ （１ ：８６． ２０ ，５２）５－０ 及其双重化方案 ．
・ 现场经验 ・ 于立涛 ， 一起特殊故障引起母差保护动作的分析 等
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 Ｉ 母线和其他 ２０ ２ｋ Ｖ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。
整定计算． 北京： 中国电力出版社， ９３ １９． Ｃ Ｉ ｅ ｉＭＥ Ｇ ｎｙｎ Ｃ Ｎ ｎｆ ｇ ｅ ａ Ｓｔｎ Ｕ Ｊ ｐ ， Ｎ Ｑ ｇａ， ｉ ａ ｉ ＨＥ Ｙ ｇ ｎ ， ｌ ｅｔｇ ｏ ａ ｔ ． ｉ
关键词： 母线保护； 故障分析； 变电站 中图分类号： Ｍ７１ Ｔ ７
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
１２ 保护配ｉ及母差保护原理［ １ ． ｔ ［ １ ， ２ 李山站 ２ ｋ ０ ２ Ｖ母线保护为南京南瑞继电保护
第３ 卷 第 １ １ ２期 ２０ ０７年 ６ ２ 月 ５日
电 力 系 统 自 动 化
Ａ ｔ ｔ ｎ Ｅｅｔｃ ｗ ｒ ｓ ｍｓ ｕ ｍａｏ ｏ ｌ ｒ Ｐ ｅ Ｓ ｔ ｏ ｉ ｆ ｃ ｉ ｏ ｙｅ
Ｖｏ． Ｎ ． ｌ３ ｏ １ １ ２ Ｊｎ ２ ， ０ ７ ｕ ｅ ２ ０ ５
１５ ０
保 护 型号
４ 母差保护动作行为分析及故障点判断〔１ ５ ， ６
由故障录波数据及报告可知母线的故障相别为
序号
保护元件
故障录波报告
跳闸时间 １ ：３２．６ ５ ３ ：７ ６５
２ ０ ２ ｋ Ｖ
故障相别： Ａ
ＲＣＳ ９ ５ －１
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
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 。
ｂｅｋｒ ｐ ｔ ｉ ｉ ｅ ａｉ ａ ｉ ｄ ｌ ｓ ｅ ｅ ｆ ｌ ｏｅｔ ｎ ｔ ｒｔ ｎ ｄ ｓ ｐ ｘ ｈｍ ． ｒａｅ ａ ｒ ｃ ｏ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｕ ｅ ｃ ｉ Ａ ｔｍ ｔ ｎ ｌ ｒ Ｐ ｅ Ｓ ｓ ｍ ， １ ２ （１ ： ８６． ｏ ｏ Ｅｅｔｃ ｗ ｒ ｔ ｓ ２０ ， ５２） ５－０ ｕｏ ａ ｉ ｆ ｃ ｉ ｏ ｙｅ ０