500kV母差保護(hù)誤動(dòng)的原因分析及改進(jìn)措施

李鵬達(dá)

【摘 要】隨著智能變電站技術(shù)水平的提高，變電站所具有的綜合性、自動(dòng)化特點(diǎn)逐漸增強(qiáng)。母差保護(hù)是保證變電站安全運(yùn)行關(guān)鍵所在，文章主要對(duì)500kV母差保護(hù)誤動(dòng)原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】母差保護(hù)；母差誤動(dòng)；誤動(dòng)原因；改進(jìn)措施

對(duì)于雙母線運(yùn)行方式的500kV變電站，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式的實(shí)際需求，調(diào)度會(huì)經(jīng)常要求運(yùn)行人員倒閘操作，將各線路間隔在雙母線上進(jìn)行切換。母線差動(dòng)保護(hù)裝置BP-2B利用隔離刀閘輔助接點(diǎn)對(duì)母線實(shí)時(shí)的運(yùn)行方式進(jìn)行判別。變電站內(nèi)運(yùn)行方式變化時(shí)，對(duì)于BP-2B的大差計(jì)算沒有影響，但直接影響到BP-2B的小差計(jì)算。如果隔離開關(guān)的實(shí)際位置與其輔助接點(diǎn)的狀態(tài)不對(duì)應(yīng)，將會(huì)導(dǎo)致母差保護(hù)小差計(jì)算錯(cuò)誤，對(duì)母差保護(hù)裝置的正常判斷造成重大影響。

一、500kV母線故障分析

在發(fā)電廠和變電站中，母線起到了匯集、分配和傳送電能的作用，是十分重要的一次設(shè)備。500KV變電站一般為雙母接線方式或者雙母雙分段接線方式，典型的母線保護(hù)廠家為長(zhǎng)園深瑞和南瑞繼保。母線保護(hù)的邏輯有很多，主要包括以下4種：第一，母差保護(hù)，用于切除母線故障。為了躲區(qū)外故障時(shí)的不平衡電流，母差保護(hù)采用比率制動(dòng)的方式，不同廠家的邏輯采用的比率制動(dòng)系數(shù)不一樣。第二，開關(guān)失靈時(shí)隔離故障的失靈保護(hù)。失靈保護(hù)分為兩類：線路開關(guān)失靈和主變變高開關(guān)失靈。當(dāng)線路發(fā)生故障或者對(duì)側(cè)母線故障遠(yuǎn)跳本側(cè)開關(guān)時(shí)，如果線路開關(guān)失靈，啟動(dòng)失靈保護(hù)隔離故障；當(dāng)變高開關(guān)失靈時(shí)，如果主變其他側(cè)有電源故障電源依然存在，需要聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)才能隔離故障。第三，母聯(lián)與CT間的死區(qū)故障。母聯(lián)開關(guān)位置不一樣，死區(qū)故障時(shí)的動(dòng)作方式也不一樣，死區(qū)故障分為合位死區(qū)和分位死區(qū)。第四，母聯(lián)刀閘跌落時(shí)大差跳母聯(lián)。當(dāng)母聯(lián)刀閘跌落時(shí)，故障特征跟母差保護(hù)其他幾種保護(hù)均不一樣，通過跳母聯(lián)來隔離故障。

二、事故分析

2012年4月14日早上4：46分，某電廠500kV升壓站第二串5023B相CT在運(yùn)行過程中（并網(wǎng)運(yùn)行后5天），突然發(fā)生設(shè)備故障，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)5023B相CT二次接線盒蓋子變形飛出至地下，二次接線端子處有嚴(yán)重的燒黑痕跡。根據(jù)母差保護(hù)動(dòng)作邏輯，大差作為區(qū)內(nèi)故障判別，小差作為故障母線選擇，即當(dāng)大差元件動(dòng)作時(shí)，根據(jù)各連接元件的刀閘位置計(jì)算母線的小差電流，最后判斷故障發(fā)生在哪條母線。

三、500kV母差保護(hù)誤動(dòng)改進(jìn)措施

1.保障DCS控制系統(tǒng)電源切換的總體效果

為DCS控制系統(tǒng)提供充足電力能源的系統(tǒng)，需要有兩個(gè)獨(dú)立的冗余電源作為支撐，而其在實(shí)際運(yùn)用的過程中，如果兩條供電線路切換過程不夠順暢，將會(huì)容易出現(xiàn)設(shè)備電源故障問題，比較常見的是電源環(huán)流問題。為了有效應(yīng)對(duì)這類問題的出現(xiàn)，需要在開展電源切換工作之前開展充分有效的控制工作。需要選定合適的主要負(fù)荷電源，這可以根據(jù)冗余電源運(yùn)行過程中的情況出發(fā)，任意選擇合適的電源，而另一電源則將成為輔助型電源。這樣在實(shí)際開展電源切換工作的過程中，將需要按照一定的運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行設(shè)置，即為主電源保持著正常運(yùn)行狀態(tài)，輔助電源將會(huì)時(shí)刻保持著關(guān)閉狀態(tài)，這樣將能夠促進(jìn)電源切換的頻率不斷降低，從而減少了DCS控制系統(tǒng)能源切換過程中出現(xiàn)的誤動(dòng)和拒動(dòng)問題。而當(dāng)DCS控制系統(tǒng)運(yùn)行中的主電源出現(xiàn)失效問題的時(shí)候，可以及時(shí)保證輔助電源的及時(shí)運(yùn)行，從而也能夠減少DCS控制系統(tǒng)保護(hù)功能出現(xiàn)誤動(dòng)和拒動(dòng)現(xiàn)象的幾率。

2.零序CT誤差引起接地變壓器保護(hù)誤動(dòng)

當(dāng)500kV饋線發(fā)生接地短路故障時(shí)，故障線路零序CT檢測(cè)到故障電流，對(duì)應(yīng)的饋線零序保護(hù)首先啟動(dòng)切除故障線路，同時(shí)接地變壓器的零序CT也檢測(cè)到故障電流，保護(hù)啟動(dòng)，為了遵循選擇性的原則，實(shí)現(xiàn)500kV饋線保護(hù)優(yōu)先動(dòng)作，500kV饋線零序保護(hù)電流和時(shí)間整定值要比接地變壓器保護(hù)小。但由于各種原因，CT難免有誤差，如果接地變壓器的零序CT-10%的誤差，饋線的零序CT+10%的誤差，兩者的實(shí)際電流動(dòng)作值有時(shí)幾乎相等，只依靠時(shí)間選擇，當(dāng)發(fā)生500kV饋線接地時(shí)，就很容易造成接地變零序過流越級(jí)動(dòng)作。

3.壓板電位異常防范措施

在開關(guān)從冷備用改運(yùn)行、保護(hù)從信號(hào)改跳閘的倒閘操作中，需對(duì)出口壓板進(jìn)行測(cè)量。在倒閘操作中測(cè)量出口壓板時(shí)應(yīng)做好以下防范措施：操作和監(jiān)護(hù)人員應(yīng)熟悉即將操作的二次回路，以便能及時(shí)判斷是否存在異常；操作前應(yīng)檢查直流系統(tǒng)電壓，盡量避免直流接地時(shí)操作二次回路；操作前應(yīng)檢查保護(hù)裝置無出口動(dòng)作情況；操作人員應(yīng)熟悉使用的萬(wàn)用表，使用前確認(rèn)表盤檔位指示清晰、表筆接線正確（或?qū)⒉僮饔帽淼碾娏鳈n接口封死），有條件時(shí)使用專用直流電壓表；正確使用萬(wàn)用表，使用直流電壓檔，嚴(yán)禁使用電阻檔，使用時(shí)應(yīng)先接零，并在安全點(diǎn)測(cè)量正常電壓；壓板兩端對(duì)地測(cè)量電壓無異常，測(cè)量壓板兩端間確無電壓后放上壓板，測(cè)量一塊放上一塊，如遇異常應(yīng)中斷操作，異常排除后恢復(fù)操作，并履行相關(guān)手續(xù)。

4.提高互感器運(yùn)行水平

首先，做好互感器的日常管理工作。定期監(jiān)控互感器運(yùn)行狀況，采集運(yùn)行數(shù)據(jù)加以分析，以判斷互感器工作狀態(tài)是否正常。對(duì)運(yùn)行時(shí)間達(dá)20年及以上的老舊互感器，應(yīng)特別加強(qiáng)監(jiān)視，若發(fā)現(xiàn)存在介質(zhì)損耗因數(shù)超標(biāo)、絕緣老化和受潮等缺陷，應(yīng)馬上核實(shí)或立即更換，以確保設(shè)備健康運(yùn)行。其次，新安裝和檢修后的互感器在投運(yùn)前，應(yīng)全面檢查其密封狀況，不得遺漏。其中油浸式互感器油位低于標(biāo)準(zhǔn)位時(shí)要及時(shí)補(bǔ)充油量，并不得有滲漏現(xiàn)象。SF6絕緣互感器不得有漏氣現(xiàn)象，注意及時(shí)補(bǔ)充氣壓，維持在規(guī)定范圍內(nèi)。發(fā)現(xiàn)存在有油浸式互感器嚴(yán)重漏油或電容式電壓互感器電容單元滲漏的情況，應(yīng)立即停止運(yùn)行。另外，對(duì)已安裝完畢的互感器，若半年及以上時(shí)間未帶電運(yùn)行的，在準(zhǔn)備帶電運(yùn)行前應(yīng)重新進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)和檢查，確保設(shè)備狀態(tài)完好。

5.刀閘位置開入異常的防范措施

第一，母差保護(hù)裝置在運(yùn)行時(shí)，禁止開展與刀閘位置開入回路相關(guān)的工作。如果一定要開展的話，則要將工作間隔在母差保護(hù)屏模擬盤上對(duì)應(yīng)的刀閘位置，將把手打到“強(qiáng)制合”或“強(qiáng)制分”位置，使得BP-2B刀閘位置開入與一次設(shè)備狀態(tài)相一致，以規(guī)避BP-2B刀閘位置開入異常的風(fēng)險(xiǎn)。第二，在刀閘位置開入回路的相關(guān)工作結(jié)束后，驗(yàn)收時(shí)要測(cè)量刀閘輔助接點(diǎn)的導(dǎo)通情況，在刀閘位置變換過程中，輔助接點(diǎn)狀態(tài)與刀閘位置同步。第三，在倒閘操作完成后或巡視過程中，應(yīng)檢查母差保護(hù)屏上的刀閘位置指示燈，以及裝置的“互聯(lián)”、“分列運(yùn)行”等信號(hào)。對(duì)于異常的信號(hào)，不能馬上復(fù)歸。復(fù)歸按鈕的正確使用方法是，首先利用模擬盤上刀閘位置強(qiáng)制把手設(shè)為與現(xiàn)場(chǎng)一致，再按復(fù)歸按鈕，將異常信號(hào)先復(fù)歸。直到故障處理完畢后，才能將模擬盤上的強(qiáng)制把手恢復(fù)為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)觀察異常信號(hào)有沒有再次報(bào)出。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)變電站設(shè)備通訊故障現(xiàn)象原因都是多樣的，在進(jìn)行故障分析時(shí)候，要盡可能全面、詳細(xì)了解故障現(xiàn)象和靈活運(yùn)行故障分析方法，做好分析記錄，整理和記錄每一次故障分析、處理全過程，切實(shí)提高變電站母線差動(dòng)問題的發(fā)生，提高變電站運(yùn)行的整體水平。

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