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一次母線差動保護動作事故分析

文檔作者：劉之堯，黃明輝文檔來源：廣東省電力中心調度所		點擊數：	更新時間： 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：1007．290x(2oo2)06．0070．03
一次母線差動保護動作事故分析
劉之堯，黃明輝
(廣東省電力中心調度所，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發
生故障。通過分析各種裝置記錄的故障數據和信號，對故障進行分析和推理，從而正確判斷故障的性質，并且
強調在數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據，滿足事故調查的技術要求。
關鍵詞：線路；母線；差動保護；故障； 變電站
中圖分類號：TM77 文獻標識碼：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26分，500 kV江茂線
發生故障跳閘。具體信號如下：江茂線兩側主保護
I、主保護II兩套裝置設備動作；茂名側距離保護
I段動作，選L1，L2相保護裝置三相跳閘；線路故
障的同時，茂名雙套500 kV母線差動保護(簡稱
母差保護)動作出口跳閘。
4時28分5秒，發生在510～513號塔，雷擊電流
為一48 kA，距離線路0．58 km。登塔檢查發現
542號塔(酒杯塔)L1相絕緣子均壓環有放電痕跡，
L2相絕緣子與橫擔連接金具處有灼燒痕跡，可以
明確肯定線路確實存在故障，且線路保護裝置動作
正確。考慮到母線與線路同時故障的可能性極小，
基本肯定500 kV母差保護屬誤動，為此，著重檢
查母差保護的誤動原因。
2 現場檢查 3 線路母差保護配置及其運行情況檢查
故障到底在線路還是在母線?是否存在保護誤
動?這都是本次故障需要澄清的關鍵問題。通過雷
電定位系統，確認了在2001年8月12日4時21
分至4時31分期間，江茂線兩側3 km 范圍內有2
個落雷：第一個落雷時間是在2001年8月12日4
時24分7秒，發生在533-540號塔，雷擊電流為
一26．7 kA，距離線路1．2 km；第二個落雷時間在
收稿日期：2002．O1．24
由于茂名500 kV變電站只有一個完整串，為
增加其運行的靈活性，將變電站500 kV部分接線
由一個完整串與I母線和II母線之間的一條跨線
組成，見圖1。
在實際運行中，由于兩條母線之間的跨線相當
于單母線，其母差保護配置為上海繼電器廠的
SS／S型中阻母差保護裝置。5021，5022，
5023斷路器各自裝有許繼四方公司的CSI121斷控
單元。這次事故發生后，獲取與故障有關的信息包
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第6期 劉之堯等：一次母線差動保護動作事故分析 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：兩套母差保護裝置的動作信號；5021，5022，
5023斷路器斷控單元的采樣報告；江茂線線路保
護的動作報告及采樣值報告；江茂線及2號主變壓
器的故障錄波顯示結果。針對這些檢查結果，對兩
套母差保護裝置進行了認真的試驗和全面的檢查，
均未發現任何異常情況。鑒于故障期間兩套母差的
差動元件同時動作的情況，把懷疑的焦點集中在兩
套母差保護裝置的公共部分上，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
多點接地等問題造成母差保護受到不平衡電流沖
擊，令保護誤動呢?根據當時負荷電流較小的情
況，我們切開5022斷路器，檢驗了5021，5023斷
路器的TA電流在正常運行時的平衡性，結果是平
衡性良好。
4 對母差保護動作行為的定量分析
母差保護動作是否由于故障時的電流較大造成
不平衡引起的呢?實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應該不會出
現飽和。同時由于在5021，5023斷路器上除用作
計量的一組TA，共有5組TA，分別用于各種保
護以及故障錄波，其中可以獲得故障當時數字采樣
值的包括故障錄波裝置、線路保護裝置、斷控單元
等。由于他們分別取自不同組的TA，回路上幾乎
沒有什么關聯，因此，對各組TA的故障采樣值進
行了詳細的分析，希望能從中發現究竟是那一組
TA 回路發生了問題，出現二次分流，還是母線上
確實存在故障點。
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
統的一次接線可知，如將500 kV系統看作一個結
點，則江茂線的短路電流應與2號主變壓器提供的
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號主變壓器提供的短路電
流。從錄波裝置顯示的結果還可看出：由2號主變
壓器提供的L1，L2相故障電流幅值基本相同。
4．2 線路保護裝置顯示的故障情況
江茂線線路保護裝置打印出來的報告與錄波裝
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I、主II
保護裝置的采樣打印報告比較一致。由于兩套保護
的電流、電壓取自不同的TA二次繞組，所以L1，
L2相的電流、電壓應該是可信的。因此，可以看
出L1相電流完全正常。對于500 kV茂名站這個
系統結點來說，流進和流出的電流相等；而L2相
有些奇怪，流進和流出的電流有明顯的差值，母差
保護的差動元件應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裝置的動作行為(由
于這種母差保護裝置不是微機型的，所以不能提供
故障時的具體數據)，我們提取了當時5021，5022，
5023的斷控單元CSI121的采樣值打印報告。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。故障發生后，L1相電流
從5021斷路器流向I母，經過I母線、母線跨條、
5023斷路器流向江茂線；另一部分電流經5022斷
路器流向江茂線。而L2相電流除了經5021斷路
器流向I母線，經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
該有電流汲出，也就是說線路發生故障時母線上也
有故障點。錄波裝置顯示結果和保護裝置采樣報告
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廣東電力 第15卷
得出的結論都支持這一觀點外，還有以下幾點可以
補充說明：
a)江茂線和2號主變壓器的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號主變壓器。錄波裝置顯示結果反映
L1，L2相電流都相當平衡，從一個側面證明TA
及二次回路應該沒有異常。
c)江茂線自1999年6月投產至今，發生了3
次L3相接地、2次L1相接地以及2次L2相接地
的區內故障。500 kV母差保護均未發生誤動，也
證實了母差保護及其回路的正確性，而且這次雙套
母差保護同時動作，是由于其二次回路的獨立性引
起的。兩套保護同時出現二次分流的可能性極小，
而且中阻母差保護裝置這種成熟產品也基本不存在
原理上誤動的可能性。一
從以上分析可知，應該存在線路發生故障的同
時，母線也存有一個可以分流的故障點，于是申請
停運500 kV母線。線路人員登桿檢查后發現I段
母線L2相母線瓷瓶的確存在放電痕跡，證實了母
線確實發生過接地短路故障。
5 結束語
這次事故對我們今后的工作有以下一些啟示：
a)數字式錄波裝置、微機保護裝置的應用給事
故調查帶來便利。依據現有的設備，經過數據分析
可計算出電流、電壓故障當時的向量關系以及幅值
． 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
除且所有的高強度螺栓達到規定的初擰扭矩值后，
按照從梁的中心向兩端的順序進行高強度螺栓的
終擰。
i)疊梁安裝完畢后，為保證結構的穩定性，
及時將次梁和水平支撐安裝好。-
5 結束語
300 MW 機組W 形火焰鍋爐鋼結構中的疊式
大板梁的安裝，對我們公司來說是首次進行。在4
大小，從而可以用定性和定量的方式分析事故原因。
b)平時工作中，應注意收集故障信息和保護
裝置的信息，并充分認識其重要性。這次事故發
生后，希望獲得以前區內故障時的斷控單元采樣
值打印報告，但因為平時沒有收集而無法獲得。
過去對于保護正確動作的故障，只要求錄波圖和
微機保護打印的表頭，很多有價值的第一手資料
沒有要求存儲。現在的計算機容量極大，對數據
庫的檢索和管理都非常方便，應該考慮可以多收
集一些平時運行的數據和信息自動添加如各種數
據庫，這樣可以為分析事故以及各種研究提供第
一手資料。
c)在這次事故調查中，發現雖然保護裝置能
在故障發生時啟動，但由于缺少統一的時標，造成
很多即時數據缺乏可比性，數據的效能沒有很好地
發揮出來。GPS對時系統的使用對解決這個問題
有很大的幫助。不過現在各種對時系統的精度不統
一
， 保護對時間隔太長，不能保證毫秒級的精確
度。在各級信息管理系統建立的同時，如何將各種
有用的保護及故障信息收集并溶人信息管理系統，
同時建立和提高各種技術標準以適應新設備的應
用，都將是未來繼電保護發展急需解決的問題。今
后在各種事故分析以及日常運行管理中，數字化的
應用越來越多，將給繼電保護人員提出越來越高的
要求。
作者簡介：劉之堯(1971一)，男，安徽蕪湖人， 工程師，工學學
士，從事繼電保護調試工作。
天時間內，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，達到了我們的預期
目的。與其他地方已經使用的吊裝方案(預先制作
一根上拱梁，與下梁組合，使得下梁稍微上拱后進
行吊裝，以消除下梁簡支時向下的撓度，疊裝完上
梁后再拆除自制上拱梁)相比，我們既節省了材料，
也縮短了安裝工期。
作者簡介： 白雪寒(1969__)，男， 內蒙古呼和浩特人，熱機工程
師，工學學士，從事火電廠鍋爐安裝技術工作。

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