某變電站弱饋側(cè)母聯(lián)電流互感器爆炸原因分析

鄒啟群，舒逸石，于培杰

(安陽供電公司，河南 安陽 455000)

0 引言

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，在電網(wǎng)中具有極其重要的作用。系統(tǒng)發(fā)生設(shè)備故障時，如何正確分析其故障性質(zhì)及繼電保護(hù)的動作行為，是確保電力設(shè)備安全運(yùn)行的基礎(chǔ)［1］。

2010年10月29日，某220 kV變電站甲母聯(lián)電流互感器C相發(fā)生爆炸，該站220kV第1套、第2套母差保護(hù)動作，唯一給其供電的220 kV線路2套縱聯(lián)保護(hù)動作，跳開該站所有220 kV開關(guān)，造成全站失壓。

1 故障簡介

1.1 故障前運(yùn)行方式

以變電站甲為220 kV終端變電站，僅有1條220 kV線路由變電站乙向其供電。事故發(fā)生前，線路開關(guān)1DL、#1主變壓器高壓側(cè)開關(guān)1BDL運(yùn)行于220 kV東母(II母)，#2主變壓器高壓側(cè)開關(guān)2BDL運(yùn)行于220kV西母(I母)，母聯(lián)斷路器MLDL運(yùn)行，母聯(lián)電流互感器MLTA安裝于母聯(lián)斷路器和220kV西母間，其220 kV系統(tǒng)運(yùn)行方式如圖1所示。

圖1 故障前220 kV系統(tǒng)運(yùn)行方式

1.2 故障情況

2010－10－29 T 14:17，該站220 kV母聯(lián)電流互感器C相發(fā)生爆炸，部分殼體及頂部膨脹器脫落至周圍地面，互感器本體上炸裂的殼體還伴隨有噴油、燃燒現(xiàn)象;該站220 kV第1套、第2套母差保護(hù)動作，線路 1DL側(cè) 2套保護(hù)動作，MLDL，1DL，1BDL，2BDL開關(guān)跳閘，線路2DL側(cè)第1套線路保護(hù)(PSL－603G，光纖差動)傳跳閘動作，2DL開關(guān)跳閘，220 kV東、西母及線路全部失壓。

2 保護(hù)動作行為檢查

2.1 相關(guān)保護(hù)配置

220 kV母線:配置2套母線保護(hù)，第1套為南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS－915母線保護(hù)裝置(含失靈裝置)，第2套為深圳南瑞科技有限公司生產(chǎn)的BP－2CS母線保護(hù)裝置。

1DL，2DL:配置2套線路保護(hù)，第1套為國電南京自動化股份有限公司生產(chǎn)的PSL603G線路保護(hù)裝置，第2套為南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS－902BF線路保護(hù)裝置?，F(xiàn)場所有保護(hù)及自動裝置均實現(xiàn)了GPS對時。

2.2 故障報文信息及現(xiàn)象

母線保護(hù)。

RCS－915母差保護(hù)裝置:

14:17:44.570 C相跳閘保護(hù)動作 4 ms。

14:17:44.587 母差跳母聯(lián)保護(hù)動作 21 ms。

14:17:44.588 穩(wěn)態(tài)量差動跳I母保護(hù)動作22 ms。

14:17:44.610 穩(wěn)態(tài)量差動跳II母保護(hù)動作46 ms。

BP－2CS母差保護(hù)裝置:

14:17:44.567 保護(hù)啟動 0 ms。

14:17:44.572 I母線差動保護(hù)出口保護(hù)動作5 ms。

14:17:44.595 II母線差動保護(hù)出口保護(hù)動作28 ms。

1DL保護(hù)。

PSL－603G光纖差動保護(hù)裝置(帶操作箱):

13:59:41.765 遠(yuǎn)傳跳閘出口 79 ms。

13:59:41.765 差動永跳出口 79 ms。

操作箱第2組跳閘燈亮，第1組跳閘燈未亮。

RCS－902BF光纖距離保護(hù)裝置:

13:59:42.715 縱聯(lián)距離動作ABC 110 ms。

2DL保護(hù)。

PSL－603G光纖差動保護(hù)裝置(帶操作箱):

14:17:44.266 遠(yuǎn)傳跳閘出口 54 ms。

14:17:44.266 遠(yuǎn)傳跳閘出口 54 ms。

RCS－902BF光纖距離保護(hù)裝置:

保護(hù)未動作，只有啟動信息。

3 故障行為分析

3.1 母線保護(hù)動作行為

2套母線差動保護(hù)均判斷先是I母故障，隨后II母故障。母聯(lián)電流互感器MLTA C相發(fā)生故障時［2］，靠近I母側(cè)應(yīng)先發(fā)生絕緣擊穿，此時故障點在I母范圍內(nèi)，故2套母線保護(hù)裝置均判定I母差動動作。隨著TA殼體及頂部膨脹器被炸裂，頂置式TA兩側(cè)短路，二次線圈遭到破壞，母聯(lián)C相二次電流為0。由1DL的故障錄波圖可知，48 ms時，線路故障電流消失，即故障發(fā)生后46 ms內(nèi)，母聯(lián)開關(guān)未能完全跳開或熄滅電弧，II母母線繼續(xù)提供故障電流，所以2套母線保護(hù)的II母小差元件均動作(第1套母差46 ms出口動作，第2套母差28 ms出口動作)，由此判斷，2套母線保護(hù)動作行為正確。

3.2 1DL保護(hù)操作箱指示現(xiàn)象

2套母線保護(hù)動作后，1DL操作箱第2組跳閘燈亮，第1組跳閘燈未亮?，F(xiàn)以保護(hù)啟動時刻為故障發(fā)生時刻，其他所有保護(hù)動作時間均以此為基準(zhǔn)。由3.1可知，1DL運(yùn)行于220 kV東母(II母)，第1套母差保護(hù)II母差動動作時間為46 ms(動作后跳第1、第2組跳閘線圈)，第2套母差保護(hù)為28 ms(動作后跳第2組跳閘線圈)，兩者相差18 ms，第2套母差保護(hù)先出口跳1DL開關(guān)，操作箱第2組跳閘燈亮;當(dāng)?shù)?套母差保護(hù)46 ms出口再跳1DL時，此時1DL開關(guān)的狀態(tài)正在發(fā)生改變，即操作回路正在轉(zhuǎn)變過程中，第1組跳閘燈未能點亮(此現(xiàn)象被模擬故障情況驗證是正確的)，因此，1DL保護(hù)操作箱指示現(xiàn)象是正確的。

3.3 1DL，2DL光纖差動保護(hù)裝置動作行為

1DL，2DL光纖差動保護(hù)裝置均發(fā)“遠(yuǎn)傳跳閘出口”令。該線路PSL603G保護(hù)裝置設(shè)計為“其他保護(hù)動作啟動遠(yuǎn)跳”功能，由PSL603G保護(hù)原理圖可知，母差動作后啟動1DL保護(hù)裝置操作箱永跳繼電器TJR，其接點開入到PSL603G裝置“其他保護(hù)動作發(fā)遠(yuǎn)跳”回路，如圖2所示。遠(yuǎn)跳開入經(jīng)專門的處理及8 ms的確認(rèn)后，作為開關(guān)量，連同其他裝置信息通過光纖通道傳送至對側(cè)保護(hù)裝置，當(dāng)保護(hù)控制字“遠(yuǎn)跳經(jīng)本地啟動”為0時，則收到遠(yuǎn)跳信號后無條件永跳出口。由3.2可知，28 ms時第2套母差保護(hù)動作啟動1DL側(cè)的TJR，經(jīng)8 ms的延時后，向2DL側(cè)線路保護(hù)裝置傳遠(yuǎn)跳令(裝置控制字“遠(yuǎn)跳經(jīng)本地啟動”為0)，2DL側(cè)裝置收到遠(yuǎn)跳令后于54 ms發(fā)“遠(yuǎn)傳跳閘出口”令，驅(qū)動 A，B，C，Q，R 跳閘出口繼電器，跳開2DL開關(guān)。同時，2DL側(cè)的TJR接點也開入到PSL603G裝置，經(jīng)8 ms的確認(rèn)，將遠(yuǎn)跳令發(fā)回1DL側(cè)，收到遠(yuǎn)跳令后，1DL側(cè)保護(hù)裝置于79 ms時發(fā)“遠(yuǎn)傳跳閘出口”令，因此，動作行為正確。

3.4 1DL，2DL光纖距離保護(hù)裝置動作行為

圖2 PSL－603G裝置“其他保護(hù)動作發(fā)遠(yuǎn)跳”開入回路圖

光纖距離保護(hù)裝置1DL側(cè)動作而2DL側(cè)未動作。該線路的RCS－902BF線路保護(hù)裝置設(shè)計為“其他保護(hù)動作發(fā)信”功能，由圖1可知，MLTA C相處故障，超出了線路縱聯(lián)保護(hù)范圍，故障起始時刻，1DL側(cè)光纖距離保護(hù)判斷為反方向故障，不會向2DL側(cè)發(fā)允許跳閘信號，2DL側(cè)保護(hù)雖判斷為正方向故障，但因收不到允許信號，保護(hù)只啟動不動作;28 ms第2套母差跳1DL開關(guān)時，TJR的接點也會開入到RCS－902BF保護(hù)裝置的“其他保護(hù)動作發(fā)信”回路并展寬150 ms，但2DL側(cè)保護(hù)裝置在啟動40 ms后為防止故障功率倒向時保護(hù)誤動，被閉鎖并延時25 ms，雖然收到允許跳閘信號，但無法動作;由1DL的故障錄波圖可知，48 ms時，甲、乙線已無故障電流，該側(cè)正方向元件返回，所以2DL側(cè)縱聯(lián)保護(hù)不會動作。由3.2可知，54 ms時，PSL603G裝置跳2DL開關(guān)，開關(guān)跳開后，2DL側(cè)光纖距離縱聯(lián)保護(hù)將向1DL側(cè)發(fā)允許跳閘信號，而此時1DL側(cè)滿足弱電源側(cè)，故障電壓低于30 V［3］，反方向元件不動作(此時，故障電流、電壓均消失，方向元件不會動作)，則判為正方向，1DL光纖距離裝置于110ms動作并報“縱聯(lián)距離動作”，兩側(cè)光纖距離保護(hù)裝置動作行為正確。

4 建議

通過上述分析可知，此次故障發(fā)生時，220kV母線保護(hù)、線路兩側(cè)保護(hù)動作行為均正確，符合設(shè)計要求和裝置動作原理，遺憾的是，線路兩側(cè) RCS－902BF裝置均未能及時動作，存在一定的安全隱患。針對此次事故提出以下建議［4－6］:

(1)對于弱饋線路，建議配置2套光纖差動保護(hù)裝置。光纖差動保護(hù)與光纖距離保護(hù)相比較具有原理簡單、動作速度快等優(yōu)點，當(dāng)出現(xiàn)此類故障時，2套裝置均能及時動作，以防止因光纖差動保護(hù)有問題導(dǎo)致保護(hù)拒動或動作時間較長而使故障擴(kuò)大或越級。

(2)對于弱饋線路，已配置成光纖差動保護(hù)與光纖距離保護(hù)的，建議TJR的接點接入光纖距離保護(hù)“其他保護(hù)動作遠(yuǎn)跳”開入回路，2套保護(hù)裝置均采用遠(yuǎn)方跳閘設(shè)計，發(fā)生類似故障時，均能及時出口跳閘。

［1］袁文嘉，李敏霞，姬希軍.一起區(qū)外故障引起主變差動保護(hù)動作的分析［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37(23):130－132.

［2］任立輝，樊文東，程天保，等.母聯(lián)保護(hù)中母聯(lián)死區(qū)故障保護(hù)邏輯的研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2006，34(10):12－15.

［3］沈森，邱宏瑜.淺談RCS－900系列允許式光纖線路縱聯(lián)保護(hù)的通道聯(lián)調(diào)［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36(18):96－99.

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［5］舒逸石，于培杰，馬勇.電壓擴(kuò)展屏在變電站的應(yīng)用［J］.華電技術(shù)，2009，31(1):53 －54.

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