某電廠１１０ＫＶ母差保護(hù)誤動(dòng)的原因分析及防范措施

摘要：文章通過對(duì)一次100KV母差保護(hù)誤動(dòng)事故的分析，找出了母差保護(hù)不正確動(dòng)作的原因，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并提出了改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：母線差動(dòng)保護(hù)；CT飽和；誤動(dòng)

中圖分類號(hào)：TM773文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）07-0034-02

一、事故前運(yùn)行方式

某廠110KV母線為雙母線加旁路母線的型式。2008年2月15日，出線萬田II線111、萬田I線112、萬華線113、萬安線114、萬辛線115、萬河線116、萬七線117、萬石線118、萬橋線120及#1主變110KV側(cè)主開關(guān)101、#2主變110KV側(cè)主開關(guān)102運(yùn)行于I母線，外線萬梁119帶01高備變空載運(yùn)行于II母線。

二、事故過程

8：32：05 110KV萬辛線115對(duì)端故障（辛四變高壓污水噴到110KVII段PT及其刀閘上），先為B相接地，后為B、C相短路接地，最后發(fā)展為A、B、C三相短路，萬辛線115零序保護(hù)II段動(dòng)作開關(guān)跳閘，重合閘動(dòng)作重合成功。

8：32：10 萬辛線115再次故障（對(duì)端噴水越過故障點(diǎn)，停泵后污水回落），后加速啟動(dòng)“永跳”，同時(shí)，I母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，I母線上的所有開關(guān)跳閘。

8：46 合上#2主變110KV側(cè)主開關(guān)102，合上#1主變110 KV側(cè)主開關(guān)101。

8：58 合上110KV各線路開關(guān)（除萬辛線115外），恢復(fù)對(duì)外供電。

三、WMZ-41A型母線差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)介

WMZ-41A型母線保護(hù)裝置是新一代的微機(jī)母線保護(hù)裝置，其保護(hù)原理采用復(fù)式比率差動(dòng)原理，差動(dòng)電流Id為各支路電流的向量和，制動(dòng)電流Ir為各支路電流矢量取模值的和，在制動(dòng)量的計(jì)算中引入差動(dòng)電流，使得該繼電器在區(qū)內(nèi)故障時(shí)無制動(dòng)，而在區(qū)外故障時(shí)有極強(qiáng)的制動(dòng)特性。復(fù)式比率差動(dòng)繼電器非常明確地區(qū)分區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障，而且選取范圍很廣，靈敏度高。

WMZ-41A裝置的差動(dòng)回路是由一個(gè)母線大差動(dòng)和幾個(gè)各段母線小差動(dòng)組成的。母線大差動(dòng)是指除母聯(lián)斷路器和分段斷路器以外的母線上所有其余支路電流所構(gòu)成的差動(dòng)回路；某段母線小差動(dòng)是指與該段母線相連接的各支路電流構(gòu)成的差動(dòng)回路。其中包括與該段母線相關(guān)聯(lián)的母聯(lián)斷路器和分段斷路器。通過大差動(dòng)判別區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障，通過各段小差動(dòng)來選擇故障母線。邏輯如圖1所示：

雙母線內(nèi)部故障時(shí)故障母線的選擇，在雙母線上總是把雙母線作為整體設(shè)置總的母線差動(dòng)保護(hù)?？偛顒?dòng)保護(hù)在外部故障時(shí)有良好的選擇性，在內(nèi)部任一條母線故障時(shí)都能靈敏動(dòng)作。WMZ-41A裝置通過母線大差動(dòng)判別區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障，通過各段小差動(dòng)來選擇故障母線。一般情況下，母線大差動(dòng)的構(gòu)成不受母線運(yùn)行方式變化的影響，而各段母線小差動(dòng)，則是根據(jù)各分路的分合閘位置，由母線運(yùn)行方式自適應(yīng)環(huán)節(jié)來自動(dòng)地、實(shí)時(shí)地進(jìn)行組合。發(fā)生母聯(lián)斷路器失靈（死區(qū)）故障時(shí)的邏輯行為：當(dāng)母線發(fā)生死區(qū)故障，即母聯(lián)斷路器和TA間發(fā)生短路時(shí)，若II母差動(dòng)作，切除母聯(lián)斷路器和II母線上各引出線斷路器后，故障就會(huì)消除，I母線仍能正常運(yùn)行。但是很顯然母差保護(hù)會(huì)判I母線小差動(dòng)有差流，而II母線無差流，從而切除I母線上各支路斷路器和母聯(lián)斷路器，而母聯(lián)電流仍存在。傳統(tǒng)的母差保護(hù)將無法繼續(xù)切除真正的故障點(diǎn)。WMZ-41A母差保護(hù)，有專門的死區(qū)故障邏輯，消除死區(qū)及母聯(lián)失靈造成的無法切除故障的后果。在保護(hù)動(dòng)作，發(fā)出跳開母聯(lián)斷路器的命令后，經(jīng)延時(shí)，判別母聯(lián)電流是否越限，若母聯(lián)電流滿足越限條件，且母線復(fù)合電壓動(dòng)作，則跳開電壓不正常母線上的所有斷路器。

四、保護(hù)誤動(dòng)原因分析

1．故障過程分析。110KV萬辛線115線路較短，全長(zhǎng)5.79公里，為近區(qū)故障；線路負(fù)荷較重，有功32MW，無功16MVAR；故障發(fā)展過程為單相接地→相間短路→三相短路，為轉(zhuǎn)換性故障，性質(zhì)較為特殊；故障時(shí)大電流三相短路，電流中的直流分量、諧波分量較大。故障電流、電壓的部分錄波波形如圖2、圖3所示：

2．電流互感器性能及其回路測(cè)試分析。保護(hù)人員對(duì)相關(guān)電流回路的電流互感器極性和伏安特性試驗(yàn)。表1為伏安特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)：

由測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出，隨著試驗(yàn)電流的上升，該電流互感器逐漸出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。

3．WMZ-41A裝置動(dòng)作情況分析。從錄波數(shù)據(jù)上分析，故障時(shí)因電流互感器飽和的原因，110KV I母線相約有15A差流，而制動(dòng)電流為僅為負(fù)荷電流，大約幾安培，小于差動(dòng)電流。WMZ-41A母線差動(dòng)保護(hù)裝置軟件（V1.XX）版本設(shè)計(jì)方面存在缺陷，電壓閉鎖功能不完善，區(qū)外故障引起電流互感器嚴(yán)重飽和而形成差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)的條件，造成保護(hù)誤動(dòng)。

五、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及防范措施

母差保護(hù)誤動(dòng)的后果非常嚴(yán)重，因此必須加強(qiáng)母差保護(hù)的運(yùn)行維護(hù)和管理工作，以保證動(dòng)作的靈敏性、可靠性。針對(duì)該起事故，技術(shù)管理方面要采取措施，以防止事故重復(fù)發(fā)生。配合生產(chǎn)廠家對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行軟件修改，杜絕區(qū)外故障引發(fā)母差誤動(dòng)或誤切母聯(lián)。針對(duì)電流互感器在故障時(shí)易發(fā)生嚴(yán)重飽和，設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)安裝電流互感器時(shí)，準(zhǔn)確計(jì)算最大短路電流，并做好電流互感器的選型。該廠重點(diǎn)做了以下工作：

1．南自廠已對(duì)該廠WMZ-41A差動(dòng)保護(hù)軟件進(jìn)行了升級(jí)，版本由1.6B升級(jí)為1.6F，增加兩項(xiàng)保護(hù)輔助判據(jù)：（1）波形對(duì)稱判據(jù)；（2）間斷區(qū)制動(dòng)判據(jù)，升級(jí)前對(duì)區(qū)外故障的判據(jù)為半個(gè)周波，升級(jí)后延長(zhǎng)為故障后1個(gè)周波，可以防止在CT嚴(yán)重飽和情況下保護(hù)的誤動(dòng)。

2．對(duì)110KV的4條線路萬田II線111、萬華線113、萬安線114、萬辛線115保護(hù)裝置進(jìn)行更新?lián)Q代（裝置由WXB-11S改造為PSL621C）。

3．研究110KV系統(tǒng)的運(yùn)行方式，改變 110KV運(yùn)行方式存在不合理的狀況，在單母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)避免110KV對(duì)外供電全停。

4．加強(qiáng)保護(hù)裝置的技術(shù)管理工作。

六、結(jié)論

本文討論分析了WMZ-41A型差動(dòng)保護(hù)裝置在近區(qū)外故障時(shí)誤動(dòng)的原因，并對(duì)相應(yīng)的防范措施進(jìn)行了說明。我廠通過深刻分析事故原因、嚴(yán)格落實(shí)反事故措施，消除了該型保護(hù)裝置的缺陷，極大地提高了110KV電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]WMZ-41A型微機(jī)母線保護(hù)裝置技術(shù)說明書．

[2]WMZ-41A型微機(jī)母線保護(hù)裝置使用說明書．

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[4]王春生，卓樂友，艾素蘭.母線保護(hù)[M]．北京：水利電力出版社，1987．

[5]電力工業(yè)部安生司組．新編保護(hù)繼電器檢驗(yàn)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，1998．

作者簡(jiǎn)介：顧傳明（1973－），男，山東臨沂人，山東勝利發(fā)電廠二期運(yùn)行部工程師，研究方向：電廠電器。