220kV母差保护动作事故分析

220kV母差保护动作事故分析

林小平

广东律诚工程咨询有限公司广东中山528400

摘要:本文阐述了220kV母差保护的基本运行原理以及母差保护动作事故分析，以某220kV变电站发生的220kV母差保护动作的事故为例，具体分析了该事故出现的原因，并提出了相应的改进对策。

关键词:220kV;母差保护;事故分析

引言

怎样及时地快速处理母线事故，保障电网的正常运行，是一项需要深入钻研而又艰巨的任务。母线保护设备是非常重要的二次装置，其拒动和误动都会给电力系统带来及其严重的损害。经过研究多次母线事故的处理经过，即使操作人员已经能够全方面的领会到一次装置误操作而引发的破坏性，但是，在不同的工作状态中，对于母差保护动作行为的了解还是比较片面的。当某220kV变电站220kV母差保护动作事故出现后，在没有调查清楚事故原因之前，通常操作人员会给线路间隔区域充电，在确保安全后，再把这条线路转移到另一条正常运行的母线上。但是，这种做法不是在任何情况下都能使用的，甚至还可能会出现保护误动作的现象，所以，要想及时而又快速的处理母差保护动作事故，就要深入了解220kV母差保护动作的原理，并提出相应的解决对策。

1.220kV母线保护的基本原理

1.1动作原理

母差保护动作的基本原理是基尔霍夫电流定律。在理想的状态下，保护区域外或正常运行而出现事故的时候，输入和输出母线的电流是相同的，也就是说此时的电流差是零；若在保护区域内出现事故，此时电流差和事故电流是相同的。但是，在实际工作的情况下，由于遭到CT饱和、CT传变误差等因素的干扰，对母差保护动作继电器的动作电流进行核算时，一般是根据躲开外部短路事故的最大不平衡电流来推算的。

母线差动保护差动回路可以分为母线大差回路和母线小差回路两种类型。母线大差回路意思是除了母联开关与分段开关以外，其他全部支路电流构成的差动回路；某段母线的小差回路意思是连接在这段母线上涵盖母联开关与分段开关在内的全部支路电流而形成的差动回路。母线大差比率差动可以用来识别母线区域内和区域外的事故，而母线小差比率差动可以用来选择事故母线。

1.2母线的运行方式

当连接双母线或者分段母线时，大差不用考虑刀闸的地点，就可以接入全部的连接装置；而小差就要按照每个连接零件刀闸地点，来核算两个母线之间的小差电流。通常是按照母联开关的TWJ状态来判断母联开关的状态。

如图1所示，L1是双母线上存在的一条支路，G1、G2是它的隔离开关，母差保护开入插件与G1、G2的辅助触点相连。当高电平在“1”的位置上时，母线开关呈现合起的状态；当低电平在“0”的位置上时，母线开关呈现断开的状态。连接装置L1的具体工作状态如下：

图1母线工作状态指示图

当G1和G2都是0时，L1停止工作，处在休息的状态；当G1是0，G2是1时，L1在双母线上工作；当G1是1，G2是0时，L1在单母线上工作；当G1和G2都是1时，L1会分别在单母线和双母线上工作。

母联开关的状态：当TWJ=0时，不论它两边的刀闸是否呈现合上的状态，都表明该母联开关正处在工作状态中；当TWJ=1时，不论它两边的刀闸是否呈现合上的状态，都表明该母联开关停止工作，正处在休息状态中。当母联开关处于正常工作的状态中时，则在事故母线选择时母线小差比率差动会将母联开关的电流算进来；当母联开关处于分位时，则在事故母线选择时母线小差比率差动不会将母联开关的电流算进来。

2.事故过程和保护动作情况

若220kV变电站出现220kV母差保护动作事故，它会把全部的220kV单母线、220kV双母线的开关和母联开关都去除，造成220kV变电站出现失压的情况。与此同时，数个和该变电站有电气相关的110kV变电站也会出现失压的现象。核查现场可以发现母联三相的开关结构和气动装置储压罐的相连点会产生烧黑的现象，很明显存在放电现象。双母线双联单CT母差保护是二次保护设备，规格是某种类型的保护设备。此处出现放电的情况表明，母联开关的外部发生事故，也就是母线事故。

通过翻阅录波资料和母差保护动作相关记载，发现自事故出现到40ms的时候，单母线和双母线的母线B相电压逐渐在减小，甚至达到零的状态，而全部的间隔B相电流却在显著增大，所以，以此断定存在B相接地事故的现象。

在40ms以后，单母线三相电压会转成零，依靠单母线工作的全部间隔三相电流也会随之转成零，而双母线上的B相电压依然几乎是零的状态。而母联间隔B相电流会逐渐增大。

在195ms以后，双母线三相电压会转成零，依靠双母线工作的间隔三相电流也会随之转成零，母联电流也变成零。

3.母差保护动作行为分析

保护事故出现在220kV变电站的母联开关B相上，事故刚开始发生时，母线大差和单母线小差是存在差电流的，事故电流的有效值会高于母差保护差流的数值；当事故不间断发生了40ms后，单母线差动的保护动作是最开始出现的，摆脱了依靠在单母线上工作的全部间隔开关。

当事故出现40ms后，由于母联B相仍然存在事故电流，而母联开关却已经脱离了，从保护的方面来说，这是CT和母联开关之间产生了死区事故。此时，单母线小差动作与母联开关之间会出现跳闸现象，而母联CT却仍然存在电流。与此同时，双母线事故电流可以确定一个固定值，当事故出现98ms以后，能够断定母差保护产生了母联死区的事故，BP-2B按照母联开关的状态延伸了50ms来关闭母联CT。当时，单母线小差电流就会完全不见了，双母线就会产生差流。在事故发生到195ms的时候，双母线小差动作就会摆脱了依靠在双母线上进行工作的间隔开关，到这里，该220kV母差保护动作事故就算是全部去除了。

4.事故原因分析

在继电保护的方面来说，不论是理论研究，还是按照录波资料来推测，都表明是由母联死区出现事故而导致的保护动作事故。然而，表面现象却无法获得客观事实的支持。开关的外面存在放电的想象，这表明此处存在接地事故，但该事故点却不是在死区处。由此可以判断，这种现象属于母线事故。由此一来，该母差保护动作行为就属于误动。

从不同的方面为着手点，就能够得到不同的结果，这就是问题的关键地方。下面从继电保护及检修两个方面进行深入调研分析：

（1）继电保护专业的调研

①翻阅值班记录本，操作人员没有在工作中出现失误。

②校对设备的定值和保护定值单，没有出现错误。

③校对母线保护外面的二次回路连线方法，没有出现错误。

④检测母线保护的二次回路与CT回路的绝缘性，其数值全高于标准值，表明它的绝缘性能非常优越，可以适应工作标准的条件。

⑤查验母差CT的二次回路接地装置，可以适应相关标准的要求。

⑥查验220kV线路端子箱和主变端子箱的二次回路装置，都呈现优良状态，不存在漏水和漏电烧伤的现象。

⑦翻看工作记录，除了220kV线路F4出现瞬间事故情况外，此220kV变电站220kV母线相连的一次与二次装置都不存在事故的发生。

（2）检修专业的调研

检修专业的工作人员随机选择了母联开关三相气室里的气体，并对其进行成分剖析，结果显示B相开关气室里的气体中拥有很多的氟化亚硫酰和二氧化硫，而这些气体都是强电弧放电拉弧的气体反应后的结果。这种现象说明开关的里面存在漏电现象。

为了发现220kV母差保护动作事故发生的根本原因，变电部门检查了开关，在B相开关的里面呈现灼烧现象和很多烧灼物。以此判断是母联B相开关主导体对开关的金属外壳进行了放电。而事故电流通常较大，一部分电流经过B相开关结构输送进了地网，另一部分电流则通过开关气动装置储压罐的连接管通过A相、C相的开关结构输送进了地网。但是，以为开关结构和气动装置储压罐相连处的焊接地方叫窄，若流经过高的电流，就会引发灼烧现象。

5.改进对策

在本文中，母联CT选择的是单CT连接的形式，CT分别与单母线小差和双母线小差相连。若出现死区事故，延误检查母联开关地点的CT，进而把原则上本将脱离的母线去除了。在这个过程中，最大的缺陷就是在断开母线的时候，会顺带把正常工作状态中的另一条母线也去除了，增加了停电的区域面积。

针对上述缺陷，在这里提出了相应的解决对策。装配时把母联的双CT交叉相连，CT交叉计进小差回路中。把母联双CT电流瞬间数值的绝对值当作起动依据。当绝对值近似为零时，则该母线发生事故，对应母线小差的输出地产生跳闸，立即把事故去除；当绝对值是某一特定值时，则产生死区事故，这时跳母联，在母联开关分位特定后，再关闭母联双CT，大差仍然运行，死区地点一侧会出现母线小差动作，电压闭锁呈现开放状态，事故去除。由此，另一个母线小差就没有动作，就会漏去掉一条母线。因此，可以确保不会多去除正常运行的母线，缩短停电区域面积，增强了供电的稳定性。

6.结论

220kV母差保护动作方式是及其特别的，且不同企业的母差保护规格与动作结论也会出现差异。在实际电网的工作状态中，电网调度人员必须熟练掌握母差保护的动作，也要清除不同企业的保护规格，这样才可以及时解决母差保护事故，确保电网的正常有序的运行。

参考文献

[1]张庆本.探讨220kV母线差动保护动作事故原因和改进措施[J].科技资讯.2010.05（12）:15-16.

[2]陈喜峰.某220kV变电站220kV母差保护动作事故分析[J].继电器.2008.05（04）:19-21.

[3]刘奇.220kV母线保护动作分析及事故处理[J].电力系统保护与控制.2012.09（14）:25-26.