線路故障引起母差保護(hù)異常動(dòng)作的分析

張雪梅，呂　湛

（國(guó)網(wǎng)南京供電公司調(diào)度控制中心，江蘇南京210019）

線路故障引起母差保護(hù)異常動(dòng)作的分析

張雪梅，呂湛

（國(guó)網(wǎng)南京供電公司調(diào)度控制中心，江蘇南京210019）

分析了220 kV變電站中110 kV出線故障引起母差保護(hù)誤動(dòng)的特殊情況。通過(guò)對(duì)其保護(hù)動(dòng)作行為的詳細(xì)分析，找出母差保護(hù)誤動(dòng)作原因是電流波形畸變，并針對(duì)這種情況提出了母差保護(hù)的改進(jìn)措施以及處理此類(lèi)事故的方法。

母差保護(hù)；線路故障；波形畸變

220 kV變電站中母線作為重要的變電設(shè)備，配有靈敏的母差保護(hù)［1］。對(duì)于區(qū)外故障，母線保護(hù)應(yīng)可靠不動(dòng)作。如果線路故障時(shí)母差保護(hù)動(dòng)作，則母線失電，會(huì)擴(kuò)大失電范圍，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成極大地影響。文中分析了一起220 kV變電站中110 kV出線故障引起母差保護(hù)誤動(dòng)的原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1　故障時(shí)母差保護(hù)正確判別的案例分析

母差保護(hù)由“大差”和“小差”構(gòu)成。母線的大差動(dòng)保護(hù)判斷是否為母線故障；小差動(dòng)保護(hù)判斷是哪條母線故障［2，3］。

如圖1所示，220 kV 4546線故障跳閘，即在母線范圍以外故障發(fā)生，如圖1中d1點(diǎn)故障。

圖1　220 kV母線接線

分析各繼電器流過(guò)的電流，如圖2所示。在d1點(diǎn)故障：副母線差動(dòng)繼電器電流I＝I1－I2+I3+I4+I5+I6＝0；正母線差動(dòng)繼電器電流I＝0；總差動(dòng)繼電器電流I＝I1－I2+I3+I4+I5+I6＝0。即母差保護(hù)不動(dòng)作。

圖2　線路故障繼電器流入電流分析

當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，如圖1中d2點(diǎn)故障，所有與電源連接的元件都向故障點(diǎn)供給短路電流。正母線差動(dòng)繼電器電流I＝I1+I2+I3+I4+I5+I6；副母線差動(dòng)繼電器電流I＝0；總差動(dòng)繼電器電流I＝I1+I2+I3+I4+I5+ I6＝0。即母差保護(hù)判定正母線故障，動(dòng)作跳開(kāi)正母線所有開(kāi)關(guān)。可見(jiàn)，出線故障時(shí)母差保護(hù)是不應(yīng)該動(dòng)作的。

2　線路故障引起母差保護(hù)誤動(dòng)的案例分析

2.1事故簡(jiǎn)介

220 kV甲站變電站正常運(yùn)行方式如圖3所示。110 kV正、副母線分列運(yùn)行，母聯(lián)710開(kāi)關(guān)在熱備用；正母線上782、785、788、775、78F、701開(kāi)關(guān)在運(yùn)行，720開(kāi)關(guān)向110 kV旁母充電；副母線上781、786、780、702開(kāi)關(guān)在運(yùn)行。

110 kV出線開(kāi)關(guān)788因A相故障跳閘，重合不成，后加速跳開(kāi)三相。同時(shí)，該站110 kV母線保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)正母線上782、785、701、720、775、78F開(kāi)關(guān)，I段母線失電，造成多臺(tái)110 kV主變失電。

2.2事故處理及分析

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備進(jìn)行檢查，110 kV所有開(kāi)關(guān)外觀檢查無(wú)異常，110 kV母差保護(hù)范圍內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)開(kāi)關(guān)、流變進(jìn)行了常規(guī)試驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異?！，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行了校驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。

788開(kāi)關(guān)故障報(bào)告顯示，788線路保護(hù)裝置反應(yīng)于線路近端A相接地短路故障，接地距離I段、零序I段動(dòng)作出口，一次故障電流約為5150 A，測(cè)距0.12 km；重合閘出口后，距離保護(hù)永跳出口、接地距離I段出口再次跳開(kāi)開(kāi)關(guān)。

從母差故障錄波圖（如圖4所示）可以看出，母差保護(hù)是電流、電壓滿足了啟動(dòng)條件而動(dòng)作的。由此可知：該故障應(yīng)該是典型的線路永久性故障，788開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置接地距離I段保護(hù)動(dòng)作并加速切除故障點(diǎn)，保護(hù)動(dòng)作正確；該故障屬于線路故障，故障點(diǎn)在線路出口0.12 km處；對(duì)于母線保護(hù)而言，屬于母線區(qū)外故障。在788開(kāi)關(guān)重合于故障線路的同時(shí)，110 kV母線保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)I段母線。

圖3　甲站正常運(yùn)行方式

圖4　故障錄波圖

綜上所述，這起典型的線路故障引起了母差保護(hù)的誤動(dòng)，所以除788線路間隔停用外，正母線與其他出線間隔均可以送電。

2.3母差保護(hù)動(dòng)作原因分析

在故障時(shí)，電流流向應(yīng)該是由1號(hào)主變中壓側(cè)701（間隔2）流向788線路故障點(diǎn)，即電流流向I段母線，788（間隔14）電流流向線路。所以701與788電流應(yīng)是反向的。

在波形圖中，間隔2和間隔14大體相位相反，這與線路故障時(shí)主變作為電源點(diǎn)為故障點(diǎn)提供短路電流是吻合的。不過(guò)間隔2電流波形平滑，而間隔14在故障初期存在一段時(shí)間的電流畸變。在此時(shí)間段里，同時(shí)存在母差保護(hù)大差及I段母線小差超過(guò)10ms的差流值，差流值約為35/1.414=24.7 A，這個(gè)數(shù)值超過(guò)了5A差動(dòng)門(mén)檻值。同時(shí)I母電壓A相急劇降低，使得差動(dòng)保護(hù)電壓開(kāi)放，滿足差動(dòng)動(dòng)作條件，差動(dòng)保護(hù)I段母線保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)I段母線所有線路開(kāi)關(guān)。

最終分析可以得出，該母差保護(hù)動(dòng)作原因?yàn)殚g隔14（788開(kāi)關(guān)）電流互感器（TA）在故障時(shí)發(fā)生畸變產(chǎn)生的差流。這種畸變可能是故障電流較大，TA飽和，電流值無(wú)法正常傳遞引起的。

2.4母差保護(hù)的改進(jìn)措施

母差保護(hù)一般采用2種判據(jù)：快動(dòng)判據(jù)，即通過(guò)判斷ΔIr與ΔId是否同步?jīng)Q定快動(dòng)判據(jù)是否調(diào)用；全波判據(jù)，通過(guò)一個(gè)周波數(shù)據(jù)進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)判別，在保護(hù)啟動(dòng)期間投入［2，3］。以上母差保護(hù)在故障時(shí)采用的是快動(dòng)判據(jù)，母差在線路重合于故障時(shí)由于電流的畸變而快速動(dòng)作。母差保護(hù)在重合于故障線路時(shí)若改用全波判據(jù)，由于通過(guò)一個(gè)周波數(shù)據(jù)進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)判別，則不會(huì)引起母差保護(hù)動(dòng)作。保護(hù)人員通過(guò)使用仿真系統(tǒng)對(duì)該故障重現(xiàn)，經(jīng)多次試驗(yàn)，母差保護(hù)在線路重合于故障時(shí)均沒(méi)有動(dòng)作。

3　結(jié)束語(yǔ)

母差保護(hù)誤動(dòng)發(fā)生的概率很小，一旦發(fā)生對(duì)電網(wǎng)影響巨大。一條母線失電，母線上的所有開(kāi)關(guān)失電，影響用戶的生產(chǎn)用電，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，所以母差保護(hù)的可靠性是非常重要的。在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行中，故障千差萬(wàn)別，電流的畸變時(shí)有發(fā)生，母差保護(hù)判據(jù)的不斷完善，可以有效保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行實(shí)用技術(shù)問(wèn)答［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005：25

［2］電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2006：18.

［3］杜浩良，黃健.對(duì)一起220 kV母線差動(dòng)失靈保護(hù)動(dòng)作的分析［J］.江蘇電機(jī)工程，2010，29（4）：37-40.

Analysis of Abnormal Action of Bus Differential Protection Caused by Line Fault

ZHANG Xuemei，LYU Zhan
（Dispatching and ControlCenter，StateGrid Nanjing Power Supply Company，Nanjing210019，China）

In this paper，aspecialcase of bus differential protection caused by 110 kV outgoing line fault in 220 kV substation is analyzed.It is found that the cause of the differential protection action is the current waveform distortion through the detailed analysis of the protection action.And according to this circumstance，the differential protection improvement measuresand themethod to handle such accidentare put forward in theend of the paper.

bus differential protection；line fault；waveform distortion

TM 77

B

1009-0665（2016）05-0088-02

張雪梅（1979），女，江蘇南京人，高級(jí)工程師，從事電力調(diào)度與運(yùn)行方面工作；

呂湛（1988），男，江蘇南京人，助理工程師，從事電力調(diào)度與運(yùn)行方面工作。

2016-05-09；

2016-07-04