淺析220kV變電站母線故障及母線保護(hù)

柯樺

摘 要：電氣設(shè)備當(dāng)中最為嚴(yán)重的故障就是變電站、發(fā)電廠的220kV母線故障。母線故障類型與保護(hù)切除故障快、慢是有一定關(guān)系的，故障切除慢的，單相故障就有可能轉(zhuǎn)化為兩相甚至三相故障；故障切除快的就能阻止故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。

關(guān)鍵詞：母線；差動(dòng)；保護(hù)故障；防患

中圖分類號(hào)：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）29-0194-02

引言

變電站或者發(fā)電廠的母線故障屬于電氣設(shè)備故障當(dāng)中最為嚴(yán)重的一種，尤其是220kV母線故障，由于切除的元件比較多，容易造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞或者引起大面積的停電事故。雖然站、廠母線的總長(zhǎng)度不過幾百米，但是由于母線復(fù)雜的電氣結(jié)線和較多的聯(lián)結(jié)元件，母線還是存在一定的故障可能性。比如說設(shè)備損壞造成母線故障；運(yùn)維人員由于元件多操作頻繁導(dǎo)致誤操作（如帶負(fù)荷拉合刀閘、帶接地線合閘等）造成母線三相短路。

母線故障類型與保護(hù)切除故障快、慢是有一定關(guān)系的，故障切除慢的，單相故障就有可能轉(zhuǎn)化為兩相甚至三相故障；故障切除快的就能阻止故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)然環(huán)境污染、天氣原因、設(shè)備老化或者爆炸也會(huì)造成故障進(jìn)一步擴(kuò)大。目前由于大量采用高層布置的戶外配電裝置，一組母線故障容易發(fā)展至另外一組母線故障導(dǎo)致全站失壓。

1 220kV母線保護(hù)原理

1.1 母線保護(hù)產(chǎn)品類型

目前，母差保護(hù)在廣東電網(wǎng)220kV母線上使用主要有如下四個(gè)廠家的產(chǎn)品：BP系列（深圳南瑞）、RCS-915系列（南瑞繼保）、WMH-800和WMH-800A系列（許繼公司）、WMZ-41和SGB750系列（國電南自）。其基本原理皆為帶比率差動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)。

1.2 動(dòng)作原理

基于基爾霍夫電流定律是差動(dòng)保護(hù)的基本原則。當(dāng)正常運(yùn)行或者故障發(fā)生在保護(hù)范圍外時(shí)，在理想情況下流出母線的電流與流入母線的電流相等，差電流為零；而當(dāng)故障在保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，故障電流等于差動(dòng)電流?？紤]到電流互感器飽和或者電流互感器傳動(dòng)誤差等因素的影響，在實(shí)際運(yùn)行中，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流的整定計(jì)算需要躲開外部故障時(shí)產(chǎn)生的最大不平衡電流。

現(xiàn)在的微機(jī)型母線差動(dòng)保護(hù)回路有兩種：一種是由除了母聯(lián)開關(guān)和分段開關(guān)外所有支路電流所構(gòu)成的差動(dòng)回路的母線大差；另外一種是由該段母線上所連接的所有支路（包含分段開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)）電流所構(gòu)成的差動(dòng)回路的母線小差。判斷母線區(qū)外與區(qū)內(nèi)故障采用母線大差比率差動(dòng)，判斷故障母線的選擇采用母線小差比率差動(dòng)。

1.3 主要功能

目前母差保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)如下七個(gè)功能：

（1）準(zhǔn)確區(qū)分母線區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障，區(qū)內(nèi)故障時(shí)候保護(hù)可以迅速動(dòng)作且出口，區(qū)外故障能夠可靠制動(dòng)，CT在飽和情況下能夠不影響保護(hù)裝置正確動(dòng)作。（2）具備斷路器失靈保護(hù)功能且可以與母差共出口或者單獨(dú)組屏使用。（3）對(duì)母線運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤，具備自適應(yīng)性。但雙母線解列運(yùn)行時(shí)保護(hù)依然可以正常工作。（4）具備低電壓閉鎖功能。（5）具備母聯(lián)充電保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)（失靈）保護(hù)以及母聯(lián)過流保護(hù)功能。（6）有些型號(hào)具備母聯(lián)非全相保護(hù)（用戶可以自行選擇是否投入該功能）。（7）當(dāng)直流消失時(shí)能夠發(fā)預(yù)告信號(hào)。（8）具備檢測(cè)交直流口功能，電流互感器能夠閉鎖保護(hù)且斷線恢復(fù)后能夠自動(dòng)解除閉鎖。電壓回路斷線告警且斷線恢復(fù)后能夠自動(dòng)解除告警。

2 220kV母線故障處理原則

（1）雙母線運(yùn)行而又因母差保護(hù)動(dòng)作同時(shí)停電時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)值班人員不待調(diào)度指令，立即拉開未跳閘的斷路器。經(jīng)檢查設(shè)備未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)后，遵照值班調(diào)度員指令，分別用線路斷路器強(qiáng)送一次，選取哪個(gè)斷路器強(qiáng)送，由值班調(diào)度員決定。（2）雙母線接線當(dāng)單母線運(yùn)行時(shí)母差保護(hù)動(dòng)作使母線停電，值班調(diào)度員可選擇電源線路斷路器強(qiáng)送一次，如不成功則切換至備用母線。（3）雙母線之一停電時(shí)（母差保護(hù)選擇性切除），如果設(shè)備沒有發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，需馬上請(qǐng)示值班調(diào)度員，用外部電源（具備快速靈敏切除充電母線故障的保護(hù)）對(duì)失壓母線強(qiáng)送一次。如果用母聯(lián)開關(guān)進(jìn)行強(qiáng)送則母聯(lián)開關(guān)必須具備完善的充電保護(hù)（接地、相間保護(hù)）。如果強(qiáng)送不成功就隔離故障母線，將故障母線上的線路倒換（為防止故障點(diǎn)轉(zhuǎn)移，開關(guān)需要采用冷倒的方式）至運(yùn)行母線。（4）母差保護(hù)動(dòng)作失壓的GIS母線在未查明故障原因及試驗(yàn)合格前不得送電。（5）若母線故障使電網(wǎng)解列，在事故處理中應(yīng)特別注意防止非同期合閘而擴(kuò)大事故。（6）若母線失壓是由失靈保護(hù)引起的，要將拒動(dòng)開關(guān)隔離后方可恢復(fù)母線送電。（7）若電網(wǎng)解列是由母線故障引起的，在事故處理中應(yīng)特別注意防止非同期合閘而擴(kuò)大事故。

3 220kV母線故障的防患

如何防患母線故障，建議采取如下措施：

（1）環(huán)境因素：霧閃是造成母線故障另一大隱患，需要提高廠、站外絕緣的水平，增強(qiáng)可靠性，這問題實(shí)際上回歸到采取技術(shù)措施和加強(qiáng)管理的問題。（2）誤操作：只有通過提高人員技術(shù)水平，嚴(yán)格按照防止誤操作的管理制度執(zhí)行來避免。（3）開關(guān)、互感器等電氣設(shè)備爆炸問題：一方面是運(yùn)行維護(hù)問題；另一方面是設(shè)備質(zhì)量問題。目前從運(yùn)行維護(hù)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)值得注意的問題；首先開關(guān)遮斷容量不足，這是導(dǎo)致母線故障的一大隱患，需要更換開關(guān)或者增加遮斷容量；其次就是互感器受潮問題，必須要對(duì)互感器做好改進(jìn)密封工作，而且也要及時(shí)更換不合格的互感器。（4）運(yùn)行方式：a.是改變運(yùn)行方式和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在規(guī)劃階段就要考慮通過電網(wǎng)結(jié)線來限制短路容量，同時(shí)母差保護(hù)能夠匹配當(dāng)前運(yùn)行方式。b.母線上的電氣元件結(jié)線排列方式要盡可能保持對(duì)稱，一般要通過校驗(yàn)?zāi)妇€故障后的線路故障后靜態(tài)穩(wěn)定情況來確認(rèn)這種運(yùn)行方式是否安全，對(duì)母線進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆侄我彩禽^好的措施。c.切負(fù)荷，確定母線故障后人工切負(fù)荷規(guī)定。d.在系統(tǒng)的電量、電力平衡允許的情況下，降低線路輸送潮流。e.設(shè)置解列點(diǎn)，如果系統(tǒng)失穩(wěn)，規(guī)定了人工解列點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹旺華.淺談母線故障事故的分析與處理[J].中國電業(yè)（技術(shù)版），2012，02：17-19.

[2]趙志強(qiáng).淺談500kV變電站220kV母線及其保護(hù)綜自改造[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（20）：188.

[3]姜玉強(qiáng).智能變電站澆注式封閉母線的維護(hù)策略分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（33）：204.