一起母差保護(hù)誤動事件的原因分析

余 平，胡昌雄，周采薇

(清江隔河巖水力發(fā)電廠，湖北 長陽 443503)

母線是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備，在整個配電網(wǎng)中起著非常重要的作用。因為母線常常安裝在室內(nèi)，其故障的概率小于線路。但是由于母線故障會直接影響連接在其上的所有線路的安全可靠運行，甚至?xí)绊懻麄€電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以通常在220 kV以上電壓等級的母線配置專用母線保護(hù)[1]。

1 母線保護(hù)配置詳情

該水力發(fā)電廠3號主變、4號主變接到500 kV雙母線，經(jīng)一條出線接到500 kV開關(guān)站。其主接線圖如圖1所示。

按照雙重化原則，該雙母線配置了兩套專用母線保護(hù)[2]。一套為南瑞繼保公司生產(chǎn)的RCS-915A-G型母線保護(hù)，另一套為阿?，m公司生產(chǎn)的P740型母線保護(hù)。其中RCS-915A-G母線保護(hù)所用CT為3號變壓器支路上的26CT、4號變壓器支路上的26CT、線路支路上的36CT，母聯(lián)46CT。P740母線保護(hù)所用CT為3號變壓器支路上的25CT、4號變壓器支路上的25CT、線路支路上的35CT，母聯(lián)42CT和45CT。RCS-915A-G母線保護(hù)設(shè)置了母差保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)等功能。P740母線保護(hù)中配有母差保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)，但是失靈保護(hù)沒有投運。兩套母線保護(hù)都設(shè)復(fù)壓閉鎖，但是設(shè)置略有差別。RCS-915A-G母線保護(hù)裝置的復(fù)壓閉鎖設(shè)置在程序里，參與邏輯判斷[3]。P740母線保護(hù)裝置單獨配有復(fù)合電壓繼電器，其接點串聯(lián)在差動保護(hù)及失靈保護(hù)的出口回路中。

2 故障現(xiàn)象

2019-05-18T21:56:04.568時刻，該廠3號機(jī)組接調(diào)度停機(jī)令，跳開5003開關(guān)，接著監(jiān)控系統(tǒng)報出多個保護(hù)動作信號：RCS-915A-G保護(hù)啟動、P740母差保護(hù)動作跳Ⅱ母、發(fā)變組差動保護(hù)動作、變壓器差動保護(hù)動作、RCS-915A-G保護(hù)動作跳Ⅱ母、P740Ⅱ母復(fù)壓動作、RCS-915A-G失靈跳母聯(lián)、RCS-915A-G失靈跳Ⅱ母等，如表1所示。

3 故障分析

故障前運行狀態(tài)：該廠4號機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)，3號機(jī)組接到調(diào)度停機(jī)令，正在停機(jī)過程中。3號機(jī)組出口開關(guān)5003開關(guān)掛在Ⅱ母上、4號機(jī)組出口開關(guān)5004開關(guān)掛在Ⅰ母、線路出口5051開關(guān)掛在Ⅰ母。5004開關(guān)在分，5051開關(guān)和5012開關(guān)在合，5003開關(guān)剛斷開。

查閱故障錄波圖發(fā)現(xiàn)(見圖2)，2019-05-18T21:56:04.568該廠3號機(jī)出口開關(guān)5003開關(guān)在接網(wǎng)調(diào)停機(jī)令后跳開。過了293 ms，25CT、26CT故障電流產(chǎn)生，故障相為C相，電流大小為0.60 A。295 ms時，主變零序20CT、1CT出現(xiàn)故障電流(B相和C相故障電流為1.35 A，A相故障電流為0),1PT出現(xiàn)故障電壓，而21CT出未檢測到故障電流。根據(jù)以上信息，可以判斷故障范圍在5003開關(guān)C相下端頭至25CT之間。3號機(jī)組停機(jī)后，經(jīng)一次設(shè)備運維人員解體5003開關(guān)，檢查后發(fā)現(xiàn)5003開關(guān)C相靜觸頭盆式絕緣子擊穿，導(dǎo)致C相經(jīng)母線筒接地，如圖2所示。由于當(dāng)時3F機(jī)組還在停機(jī)過程中，滅磁開關(guān)還沒斷開，電流流向接地點形成故障電流。

故障發(fā)生時，兩套母線保護(hù)均滿足電流啟動條件(25CT、26CT電流為0.6 A)，正常啟動，但是由于5003開關(guān)分開，與兩條母線分裂，兩條母線電壓均正常，不滿足解除復(fù)壓閉鎖的條件，兩套母線保護(hù)均不應(yīng)該動作，但事實上，該廠兩套母差保護(hù)均動作。

錄波圖顯示，在21:56:04.893時，P740保護(hù)動作，開出跳閘令跳Ⅱ母上的開關(guān)，經(jīng)65 ms延時跳開5012開關(guān)。母聯(lián)開關(guān)5012開關(guān)跳開以后，Ⅱ母與500 kV系統(tǒng)分開，Ⅱ母失壓，于是21:56:04.959時，P740Ⅱ母復(fù)壓動作。在21:56:04.881時，RCS-915A-G母線保護(hù)裝置啟動，因為復(fù)壓閉鎖沒有解除，差動保護(hù)沒有動作，而是過了65 ms，5012跳開，Ⅱ母失壓，解除了復(fù)壓閉鎖條件以后，RCS-915A-G母差保護(hù)動作出口跳Ⅱ母上所有的開關(guān)。RCS-915A-G母差保護(hù)動作開出跳閘令跳掛在Ⅱ母上的5003開關(guān)的同時，內(nèi)部邏輯啟動了5003開關(guān)失靈保護(hù)，而此時5003開關(guān)所在的支路26CT仍然有電流，滿足了5003開關(guān)失靈條件，故RCS-915A-G母線保護(hù)裝置里的失靈保護(hù)動作。

從以上兩套母線保護(hù)的動作順序看，RCS-915A-G母線保護(hù)裝置是在P740動作跳開母聯(lián)開關(guān)5012開關(guān)，Ⅱ母失壓，滿足了解除復(fù)壓閉鎖條件后才動作的。說明RCS-915A-G母差保護(hù)動作符合邏輯，而P740跳5012屬于誤動。正常情況下，P740的動作出口回路上應(yīng)該串聯(lián)復(fù)壓閉鎖接點，但是檢查該廠現(xiàn)場接線后發(fā)現(xiàn)，P740保護(hù)裝置跳支路5003開關(guān)、5004開關(guān)、5051開關(guān)的出口回路上均串聯(lián)了復(fù)壓閉鎖接點，但是跳母聯(lián)開關(guān)5012開關(guān)的跳閘回路上并未串聯(lián)復(fù)壓閉鎖接點，這正是導(dǎo)致此次兩套母差保護(hù)誤動的癥結(jié)所在。

綜上可知，此次故障，按照正常設(shè)計，有復(fù)壓閉鎖母線保護(hù)，兩套保護(hù)均不應(yīng)該動作出口，但由于設(shè)計缺陷，P740保護(hù)跳母聯(lián)開關(guān)5012開關(guān)的出口并沒有接復(fù)壓閉鎖接點，導(dǎo)致在此次事故中，該廠兩套母線保護(hù)均動作。

4 整改方案

事故后，該廠保護(hù)班對P740母差保護(hù)出口回路進(jìn)行了整改。在P740母差保護(hù)出口跳5012開關(guān)的回路上串入復(fù)壓閉鎖繼電器接點，如圖3所示。整改完成后，經(jīng)試驗驗證，P740母差和失靈保護(hù)動作出口均受復(fù)壓閉鎖，保護(hù)正常動作。

圖3 串入復(fù)壓閉鎖繼電器接點圖

5 結(jié) 語

文章以隔河巖水電廠發(fā)生的一起母差保護(hù)誤動事件為例，詳細(xì)介紹了故障發(fā)生過程中各監(jiān)控設(shè)備的動作原理，通過分析找到了母差保護(hù)誤動的原因，對水電廠運維人員有較好的警示作用。