220kV母线差动保护动作事故原因和改进措施

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　　摘  要：随着而我国电力行业的快速发展中，我国各行各业的生产活动和人们的日常生活，对于电力的需求量正在不断上升，这也对我国电力系统运行的稳定性提出了更高的要求。文章结合220kV线路在正常使用过程中的实际需求及母线差动保护的原理，以部分220kV母线差动保护动作事故的具体案例，对事故成因进行了多个角度的详细分析，并提出了针对性的改善措施，对于我国220kV母线差动保护体系的完善与调整提供了相应的参考与借鉴。
　　关键词：母线差动保护;保护动作;母联断路器;动作事故
　　中图分类号：TM773         文献标志码：A         文章編号：2095-2945（2019）32-0122-02
　　Abstract： With the rapid development of China's power industry， the production activities of various industries and people's daily life， the demand for power is increasing， which also puts forward higher requirements for the stability of power system operation in our country. Combined with the actual demand of 220kV line in the process of normal use and the principle of bus differential protection， this paper makes a detailed analysis of the causes of the accident by taking part of the concrete cases of 220kV bus differential protection accident. The targeted improvement measures are put forward， which provides the corresponding reference and reference for the perfection and adjustment of 220kV bus differential protection system in our country.
　　Keywords： bus differential protection; protection action; bus circuit breaker; action accident
　　引言
　　在当前我国电力系统保护体系中，母线差动保护模块已经得到了较好的应用。而考虑到具体应用的实际需求和以及后续操作维护方面的便捷性，我国很多220kV变电站的高压母线都使用了双母线接线的模式，同时在母线开关上也会设置电流互感器。在当前电力专业领域中，通常将母线开关和母联CT之间的位置称之为死区。在电力系统运行过程中，死区发生故障的概率非常低。正是因为这种情况，使得很多运维人员都没有充分考虑到死区保护的重要性。除此之外，还有一些其他因素的影响，会引发220kV母线差动保护动作事故。在这种情况下，就有必要深入全面的分析与探讨220kV母线差动保护动作事故的主要原因，并基于此提出相应的改善对策。下面也主要从这个角度入手，对220kV母线差动保护事故进行深入全面的探讨。
　　1 母线差动保护原理
　　母线差动保护主要是指基于收支平衡原理进行判断与动作的保护模式。由于母线上有进出线路，而在正常情况下，进入与出去的电流在数值上保持平等，同时电位相对来说也比较平衡。因此当母线出现故障的时候，这种维持好的平衡就会被打破。当判定出母线故障的时候，相应保护元件会先启动，并断开母线上的各个断路器。而在双母线运行模式中，会将发生故障的母线隔离，并切入到另一个母线中，避免母线故障而出现大范围的停电情况。在母线差动保护中，具体保护甄别参数也不一样，比如比较电流是否平衡、比较电流相位是否一致等。合理使用母线差动保护，就能够显著提高母线使用的安全性，避免出现各类大型事故。通常来说，母线差动保护的相关装置主要应用在220kV及以下电压的母线，或者在分段断路器以及母联断路器中充当旁路断路器。
　　当线路侧开关出现跳闸的时候，就会顺带出现失灵信号，同时整个线路也会判定失灵信号发生点，引发母差失灵保护装置闭合，跳开所有开关。但对于母联开关2012来说，如果出现失灵的时候并不会产生失灵信号。整个线路的失灵控制主要是经过母差保护中的大差比率元件完成。因此在使用母线差动保护体系的时候，还需要相关技术人员结合实际情况来进行合理的选择。
　　2 220kV母差保护动作事故分析及改进措施
　　220kV母线保护动作也会因为很多情况而出现保护失灵或者保护误动等情况，影响了线路的正常使用。为了保证220kV线路母差保护的有效性，促进整个线路正常稳定使用，这里也结合几个常见的故障案例进行分析，并提出了相应的改善对策，切实提高了线路运行的安全性。
　　2.1 母联充电死区故障母差保护事故及改进措施
　　（1）事故原因分析
　　当使用母联断路器向一根母线充电的时候，在位于断路器和母联CT之间的某点发生了故障。这个时候，母联CT就无法感受到故障电流，因此充电保护就没有做出动作，整套保护体系也无法切除故障。针对于本次事故分析，可以先探讨母联充电死区故障保护的逻辑。在整套系统正常运作的时候，母差保护会进行充电状态的检测，如果检测异常的时候，就会直接开始充电死区保护。在具体运行的时候，如果母联开关闭合的时候，母联CT就会出现瞬间电流。由于装置自身性能等原因的影响，使得保护体系判定合位存在一些延时，最终使得母联开关电流无法真正计入到母差保护小差。这样以后，整个保护体系就会发生故障，使得最终保护动作会进入到没有发生故障的母线中，对于线路稳定运行带来了较多的负面影响。 　　（2）改进措施
　　通过上文分析以后，这里也可以引出母联充电死区故障的改善措施。对于母线差动保护来说，可以考虑直接引入母联充电手合接点。在这个过程中，技术人员一定要结合实际情况合理使用手合接点的方式。在当前我国很多工程实例中，发现部分技术人员会使用母联测控屏中手合把手辅助接点，或者使用母联测控装置母联断路器遥合继电器辅助接点。这两种方式都存在一定的不足，无法真正完成手合工作。因此在具体使用这种方法改进保护体系的时候，应该使用操作箱中的手合继电器辅助接点。因此，无论在哪种情况下，母差保护都能够快速精准进行母联充电手合接点，最终实現故障保护的完整功能，不会因为各类情况的发生而使得保护失效。
　　2.2 PT断线导致母联死区故障时母差保护事故及改进措施
　　（1）事故原因分析
　　在母线分列运行的时候，判定两条母线都有电压之后，只能说明整条线路在出现故障之前一段时间里，并没有发生太多的异常。而在母线充电保护模块中，明确母联电流计入小差的关键点则为故障母线正常动作。但在母线分列运动的时候，由于存在两条母线都有电压的判据，就会使得母线差动保护会发生误动，最终切入到没有发生故障的母线中，出现了PT断线导致母联死区故障，引发恶性停电的情况。
　　（2）改进措施
　　为了解决上述情况，应该将两条母线都有电压的判据引入到充电保护装置的投入开入量当中，避免出现上述问题。在经过这种改进以后，如果母线分列运行并且充电保护维持退出状态，这个时候PT发生断线，母联电流依然能够退出母差保护小差。这样以后，即便是出现了死区恶性故障的情况，母差也不会直接判定故障母线。而母联充电的时候，充电保护投入的条件为1，而两条母线都有电压的条件为0，最终也就能够保证母联电流计入小差程序。在使用了这种方法以后，就能够有效规避因为PT断线而出现的母联死区故障时母差保护事故，促使整个系统具有良好的运行状态。
　　2.3 雷击引起母线差动保护动作事故分析及改进措施
　　（1）事故原因分析
　　发生故障的线路为220kV双母线与双分段接线，其中线路甲、乙、丙接一号母线，而线路丁、戊、己则接二号母线。其中线路甲的断路器一直处于热备用状态。整个故障从出现到故障点成功隔离一共用了400ms的时间，并可以划分为两个阶段。第一阶段，线路甲第一次故障。在0ms的时候，线路甲受到了雷击，同时因为断路器处于热备用状态，因此断路器分位，20ms的时候第一套保护体系动作，25ms的时候第二套保护体系动作。在这个过程中，虽然两套线路保护体系都发生动作，但故障并没有被真正排除，故障电流一直持续到330ms。第二阶段，线路甲第二次故障。在330ms的时候，整个故障继续恶化，出现了母线双侧相间短路，两套母线的保护体系都发生动作。通过对现场线路与故障电流情况进行分析以后发现，各个继电保护装置的动作都比较正确，但是无法解释线路甲断路器处于热备用状态以后，最开始的故障电流是如何产生的。最后经过进一步排查以后发现，在发生本次故障的时候，线路甲的出口侧连续遭遇了三次雷击，使得雷击电流入侵线路甲，最终认定雷击为造成本次故障的主要原因。
　　（2）改进措施
　　在具体改进的时候，相关技术人员应该先对220kV线路甲的断路器进行全面检查，同时还要向厂商反应断路器存在的放电问题，并由制造厂商进行进一步确认，明确后续应该采取的相应措施，出具针对性的解决方案。而对于企业来说，则应该在本次检修线路甲的时候，针对线路甲间隔一、二次设备进行全面的检查与核查，保证设备存在的问题能够得到较好的解决。除此之外，本次线路甲发生的雷击引发保护故障问题，也跟整体环境有一定影响。因此企业也应该考虑到线路甲的运行状态和具体环境，处理外界容易引发雷击的环境要素，同时还要在线路上增设防雷模块，避免在后续时间里重复出现雷击问题。
　　3 结束语
　　在整个电力系统运作体系中，母差保护本身就是一个非常重要的模块，在很大程度上关系着整个电力系统的稳定运行。因此对于各个运维人员来说，在平时的时候也应该积极学习母差保护以及保护失灵的相关内容，在明确保护动作运作原理的基础上，认知与掌握母线误判故障和失灵问题的改善措施与方法，更好的投入到相关工作中去。除此之外，对于电力系统的日常管理来说，应该在后续发展中积极更迭智能化保护设备，使得整个电力系统的保护技术能够得到显著提升，最终给电力系统的稳定运行提供一个较强的保障。这样能更好发挥220kV母线差动保护作用，提高电力系统的运作水平。
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