某500 kV變電站母線跳閘事故分析

趙文輝

摘 要：文章通過對(duì)某500 kV變電站母線保護(hù)出口跳閘事故進(jìn)行分析，對(duì)直流電源串入繼電保護(hù)交流電流回路這種特殊情況進(jìn)行了電路分析，從而得出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：母線保護(hù)；直流電源系統(tǒng)；保護(hù)裝置；試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）15-0100-02

1 事故經(jīng)過

2009年12月10日10？誜41，某500 kV變電站500 kV I段母線第II套保護(hù)動(dòng)作跳開了該段母線上正在運(yùn)行的六臺(tái)斷路器。事故當(dāng)天繼電保護(hù)工作人員在進(jìn)行500 kV I段母線上5871斷路器就地三相不一致保護(hù)回路的反措工作，該項(xiàng)工作已進(jìn)行了兩天，已加裝完成了出口繼電器和時(shí)間繼電器，當(dāng)天在進(jìn)行5871斷路器本體三相不一致回路的出口傳動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中5871斷路器本體三相不一致控制回路I出口正常，正要進(jìn)行本體三相不一致控制回路Ⅱ的傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，500 kV I組母線第Ⅱ套母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。事故后保護(hù)及運(yùn)行人員迅速查看了各跳閘的斷路器保護(hù)裝置、相關(guān)線路保護(hù)裝置的保護(hù)信息，均只有正常開關(guān)量啟動(dòng)報(bào)文，只在500 kV I組母線第Ⅱ套母線差動(dòng)保護(hù)裝置上錄到故障波形。故障錄波屏各通道也未發(fā)現(xiàn)模擬量變化，因此判定一次設(shè)備沒有故障，是保護(hù)誤動(dòng)，在調(diào)度部門的指揮下，500 kV I段母線很快恢復(fù)了運(yùn)行。

2 事故分析

500 kV由于采用3/2接線，每段母線配置有兩套母線保護(hù)，交流電壓、電流、出口跳閘回路、直流電源回路均采用了雙重化接線，500 kV母線保護(hù)是微機(jī)型保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)原理，為了動(dòng)作可靠沒有復(fù)合電壓閉鎖，本變電站的母線保護(hù)采用深圳南瑞公司的BP-2B型，該型號(hào)的母線保護(hù)應(yīng)用廣泛，裝置具有母線失靈保護(hù)功能，也沒有復(fù)壓閉鎖。

事故時(shí)，I段母線第I套母線保護(hù)裝置沒有任何啟動(dòng)信號(hào)，第Ⅱ套母線差動(dòng)保護(hù)第7單元B相（5071斷路器）顯示有故障波形，從波形圖可看出故障前后持續(xù)約15～17 ms，波形明顯偏朝負(fù)半軸，第一個(gè)波形僅僅9 ms。

500 kV母線保護(hù)具備失靈保護(hù)功能，且失靈保護(hù)不經(jīng)任何模擬量的閉鎖，因此大部分母線保護(hù)裝置誤動(dòng)是誤碰失靈開入接點(diǎn)引起的，但是本次事故保護(hù)裝置自身錄波顯示有很大的差流，是差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作引起的跳閘。第7單元B相電流的來源是本次事故調(diào)查分析的重點(diǎn)。

來源可能是內(nèi)部也可能是外部：內(nèi)部是指保護(hù)裝置損壞；外部是該電流是由二次回路加入保護(hù)裝置的。

2.1 保護(hù)裝置損壞的可能性

微機(jī)保護(hù)的內(nèi)部構(gòu)成框圖，如圖1所示。

微機(jī)保護(hù)具有完善的自檢功能，除了出口繼電器和電流、電壓變換器外，一旦元器件的損壞就會(huì)報(bào)警，為了防止A/D損壞導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)，目前微機(jī)保護(hù)普遍采用了雙A/D結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)兩路A/D數(shù)據(jù)不一致時(shí)，保護(hù)發(fā)出告警信號(hào)并閉鎖。調(diào)看BP-2B保護(hù)裝置寄存器中事故當(dāng)時(shí)的A/D采樣數(shù)據(jù)，如圖2所示。比較后發(fā)現(xiàn)雙通道數(shù)據(jù)完全一致。

由于母線保護(hù)裝置動(dòng)作前后均沒有告警信號(hào)，跳閘時(shí)兩路A/D采樣完全一致，可以判定保護(hù)裝置不存在數(shù)字電路部分的元器件損壞問題。從邏輯上看，保護(hù)裝置內(nèi)的電流變換器損壞也可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，但電流變換器是一個(gè)電磁元件，本身的可靠性很高，一旦損壞，可能導(dǎo)致斷線或短路，這兩種情況都不會(huì)導(dǎo)致該檢修間隔出現(xiàn)大的電流。

隨后對(duì)保護(hù)裝置加試驗(yàn)電流作了檢查，證實(shí)保護(hù)裝置確實(shí)沒有問題。

2.2 外部二次回路檢查

對(duì)5871斷路器匯控箱到500 kVⅠ組母線第Ⅱ套母線差動(dòng)保護(hù)裝置所在屏交流電流回路的電纜進(jìn)行絕緣測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)異常，可以排除由于電纜破損，而串入220 V交流電壓的可能性。

由于故障波形不是50 Hz的正弦波，因此懷疑是工作人員誤碰端子，加入了直流量。有三種情形誤碰電流端子可能會(huì)造成直流電流加入：①用萬用表電阻檔位；②用通燈；③誤碰直流電源。當(dāng)天保護(hù)人員的工作不存在校核接線，現(xiàn)場(chǎng)沒有通燈。而萬用表電阻檔位輸出電壓很低，約1 V，不足以產(chǎn)生使保護(hù)誤動(dòng)的電流值，因此可排除第①和②種可能性，試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)：在5871斷路器匯控箱用萬用表短接第七組CT B相對(duì)N相，B相對(duì)地的電阻，保護(hù)裝置沒有啟動(dòng)信號(hào)。

這次事故可能是由于工作人員誤碰端子造成的，由于工作的端子排TB9與電流端子排TB10臨近，在進(jìn)行三相不一致傳動(dòng)時(shí)，將直流正電錯(cuò)誤地短接到了交流電流回路中。保護(hù)動(dòng)作示意圖，如圖3所示。

由于直流電源系統(tǒng)對(duì)地有分布電容，電容的放電引起保護(hù)誤動(dòng)。這對(duì)直流電源系統(tǒng)造成了一點(diǎn)接地，直流系統(tǒng)當(dāng)時(shí)未能發(fā)出告警信號(hào)，是因?yàn)榻^緣監(jiān)測(cè)儀計(jì)算和報(bào)警時(shí)間過長(zhǎng)（9 s），對(duì)于直流電源的瞬時(shí)異常不能記錄，使得很多事故難以分析，必須在故障錄波器上增加直流電源的錄波試驗(yàn)：用繼電保護(hù)測(cè)試儀模擬5871斷路器單相故障的同時(shí)給母線差動(dòng)電流回路加了一個(gè)20 V 0.1 s的直流電壓，引起Ⅰ組母線第Ⅱ套母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，其波形與與事件波形相似。第一張圖為5871B相通道的波形，第二張是差電流圖，如圖4所示。波形偏向副半軸，總長(zhǎng)度為20 ms，第一個(gè)波為9.5 ms。

由圖4所可知，當(dāng)在保護(hù)裝置上電流變換器前加入一個(gè)瞬時(shí)的直流信號(hào)時(shí)，保護(hù)裝置的采樣和處理，由于保護(hù)裝置采用了數(shù)字濾波，對(duì)于直流分量會(huì)顯示拖尾現(xiàn)象。

3 結(jié) 語

本次事故是由于人員誤碰端子引起的，技術(shù)上是由于變電站直流電源系統(tǒng)對(duì)地有分布電容，該電容在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)充滿電，誤碰端子使得該電容對(duì)保護(hù)用的電流變換器放電，引起保護(hù)誤動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張海峰，朱俊，任啟俊.500 kV開關(guān)無保護(hù)故障跳閘查找方法及預(yù)控[J]. 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，（1）.