某变电站母差保护TA不平衡告警分析

张永伍， 刘 涛， 宋文庆

(1.天津市电力公司高压供电公司， 天津 300250； 2.天津市电力公司技术中心， 天津 300384)

某变电站母差保护TA不平衡告警分析

张永伍1， 刘 涛2， 宋文庆1

(1.天津市电力公司高压供电公司， 天津 300250； 2.天津市电力公司技术中心， 天津 300384)

对可能引起某变电站220kVRCS-915AS型母差保护TA不平衡告警的各种原因进行了分析，并判定根本原因为：母联、分段中某个间隔三相接触电阻值大小不平衡，造成A、B、C三相电流在母线环内分配比例不一致，从而在母联、分段间隔中产生较大零序电流。使用RTDS搭建仿真模型对结论进行了验证，最后针对告警原因给出了相应的处理措施。

母差保护； TA不平衡告警； RTDS

母差保护是变电站母线的主保护，其正常运行对电网的安全、稳定运行至关重要。因此，对母差保护告警的原因必须认真分析。

某500 kV变电站220 kV母线为双母线双分段接线方式。甲、乙母线原来各配一套BP-2B型母线差动(简称母差)保护，近期又各上了一套RCS-915AS型母差保护，以满足保护双重化要求[1～3]。新母差保护在投入运行后频繁发“分段2(2255)TA异常、母联(2245甲、2245乙)TA不平衡异常、TA异常告警”报文，同时装置面板上“告警”灯点亮。

文中对该变电站220 kV甲、乙母线RCS-915AS型母差保护TA不平衡告警的原因进行分析，并使用RTDS搭建仿真模型作定性验证，最后给出相应的处理措施。

1 告警原因分析

该变电站220 kV母线为双母线双分段接线方式，共有23个220 kV间隔。其主接线如图1所示。

依据RCS-915AS型微机母差保护装置说明书[4]，其TA不平衡告警的判据为

3I0>0.25IФmax+0.04In

(1)

式中：I0、IФmax和In分别为该TA所在支路的零序电流二次值、二次相电流的最大值和二次额定电流。判据中加入0.04In，可防止支路空载时因电流采样存在零漂而误发告警信号。

图1 220 kV母线主接线示意

1.1 电流采样分析

ECM多功能弹性水泥防水涂料主要应用于屋面、地下室、卫生间、水库、沟渠、隧道和地铁工程等的防水。此外，ECM多功能弹性水泥还可以用作界面处理剂，用于粘结大理石和瓷砖等贴面装饰材料，用作下水道和排污管道等的防腐层等。

在RCS-915AS型母差保护发TA不平衡告警信号期间，对其进行电流采样检查，结果见表1。除母联、分段外，表中还给出了零序电流最大的3个间隔的电流采样结果。电流的幅值为折算到变比2 500/5下的二次值，相位基准取系统A相电压，母联电流以V母流入Ⅳ母为正，分段电流以甲段流向乙段为正。

表1中，2245甲、2245乙、2244、2255间隔电流中均含有幅值趋于一致的较大零序分量。除2244间隔因相电流值较大，不满足TA不平衡异常告警判据外，其余间隔均满足。所有变压器和线路间隔电流中只含有少量的零序分量，不满足告警判据。

用相量表对各间隔TA二次电流复测，结果与表1相同，可以排除母差保护装置本身采样误差造成误发告警信号的可能。由此，可判定RCS-915AS型母差保护发TA不平衡告警的原因在于：母联、分段间隔TA二次电流三相不平衡。能够造成这种不平衡的原因有：①TA传变存在误差或TA二次回路故障；②一次电流本身含有零序分量。

1.2 母联、分段二次电流不平衡原因分析

母差保护大差电流是指Ⅳ、Ⅴ两组母线上所有连接元件电流相量和的绝对值，Ⅳ母小差电流、Ⅴ母小差电流分别指Ⅳ母和Ⅴ母上所连接元件电流相量和的绝对值[5，6]。正常运行和区外故障时，大差电流和小差电流均近似为零。当TA传变存在误差或TA二次回路故障时，二次电流不能正确反映一次电流，大差电流和至少一个小差电流将异常增大。

对甲、乙母线RCS-915AS型母差保护进行差流检查，结果见表2。

表1 各间隔电流采样检查结果

表2 差流检查结果

可见，该母差保护在发TA不平衡异常告警信号时，各差流大小较正常运行时未见明显增大，TA传变不存在误差、TA二次回路无故障。一次电流本身含有的零序分量导致母联、分段间隔TA二次电流三相不平衡，导致该母差保护频发告警信号。

综上，母联、分段间隔电流中的零序电流分量并不是由于外部系统三相不平衡产生。

1.3 母联、分段一次电流不平衡原因分析

在图1中，正常运行时2245甲、2245乙、2244和2255开关合入，即Ⅳ甲、Ⅴ甲、Ⅳ乙、Ⅴ乙四段母线合环运行，电流在母线上两点间(如A点至B点)的流动存在两个回路，由此产生电流在回路间的分配问题。

当母联、分段中某个间隔由于开关、刀闸或引线接触不良导致三相电阻大小不平衡时，将会引发三相电流在母线环内分配比例的不一致，进而致使母联、分段间隔中产生较大零序电流，且大小近似相等。当零序电流与相电流的数值关系满足TA不平衡告警判据时，RCS-915AS型母差保护就会发该支路的TA告警信号。

当2245甲、2245乙、2244和2255中任一开关断开后，即母线开环运行时，不存在电流分配问题，母联、分段间隔中的零序电流分量会大大减少。

2 仿真分析

为了验证“由于母联、分段中某个间隔三相接触电阻不平衡而产生零序电流”和“母线开环运行时零序电流分量大大减少”这两个现象，本文使用RTDS搭建仿真模型作定性分析。

考虑该变电站220 kV甲、乙母线接线形式和出线规模，使用RTDS搭建等效模型如图2所示。

图2 该变电站220 kV系统等效模型

情况1假设2245甲间隔A相接触电阻为1 000 μΩ，B、C相接触电阻为100 μΩ，其他间隔的各相接触电阻均为100 μΩ。2244、2245甲、2245乙、2255间隔中流过的相电流、零序电流(实验波形)如图3～图7所示。

图3 2244间隔中流过的相电流

图4 2245甲间隔中流过的相电流(情况1)

由此可见，当2245甲间隔三相接触电阻不平衡时，2244、2245甲、2245乙、2255间隔中的三相电流均出现较大不平衡，从而产生很大的零序电流，且零序电流大小近似相等，在母线内形成环流。

图5 2245乙间隔中流过的相电流(情况1)

图6 2255间隔中流过的相电流(情况1)

图7 2244、2245甲、2245乙、2255间隔中流过的零序电流

情况2断开2244开关，假设2245甲间隔A相接触电阻为1 000 μΩ，B、C相接触电阻为100 μΩ，其他间隔的各相接触电阻均为100 μΩ。2245甲、2245乙、2255间隔中流过的相电流、零序电流(实验波形)如图8～图11所示。

图8 2245甲间隔中流过的相电流(情况2)

可见，2244开关三相断开后，虽然2245甲间隔三相接触电阻不平衡，但2245甲、2245乙、2255间隔中三相电流均保持不平衡，未产生零序电流。

图9 2245乙间隔中流过的相电流(情况2)

图10 2255间隔中流过的相电流(情况2)

图11 2245甲、2245乙、2255间隔开关中流过的零序电流

3 处理措施

由于RCS-915AS型母差保护TA不平衡告警不闭锁母差保护[4]，因此保护不会拒动；表2中数据显示，发告警信号期间各差流值无明显增大，最大差流值0.11 A远小于差流动作值6.5 A，因此母差保护不会误动。TA不平衡异常告警不影响母差保护正常运行，母差保护无需退出运行。

母线合环运行时，即使母联、分段中某个间隔接触电阻值较大，电流仍可通过其他路径流通，一般不会产生过热问题；母线断环运行时，可能会有较大电流流经接触电阻较大的间隔，造成过热，因而特别要注意加强母联、分段间隔的测温工作。

从根本上说，RCS-915AS型母差保护发TA不平衡告警信号，是一次设备存在的安全隐患造成的，应结合停电检修工作加快对接触电阻不平衡的间隔进行处理。

通过倒母线操作来判断哪个间隔接触电阻较大：在2245甲或2245乙相邻间隔的-4、-5刀闸双跨两组母线时，相当于把2245甲或2245乙间隔短接，如果分段间隔中零序电流分量大大减少，可以判断被短接的母联间隔接触电阻较大，反之，可以判断分段间隔接触电阻较大。

4 结语

双母线双分段接线方式的变电站，当母联、分段中某个间隔由于开关、刀闸或引线接触不良导致三相电阻大小不平衡时，将会引发三相电流在母线环内分配比例的不一致，进而致使母联、分段间隔中产生较大零序电流。除一些反应零序电流的保护装置会发出告警信号外，其他设备对此异常现象毫无反应。母线合环运行时，一般不会产生过热问题；母线断环运行时，接触电阻较大的间隔可能过热，要加强母联、分段间隔的测温工作。二次设备的各类监测数据，是对一次设备运行状态的反映。对于二次设备发出的复杂告警信号，应结合一、二设备的运行状态综合分析，深入查找原因。

[1] 国家电力调度通讯中心. 电力系统继电保护实用技术问答[M].2版. 北京：中国电力出版社, 2006.

[2] 国家电力调度通讯中心．电力系统继电保护规定汇编[M]．2版.北京：中国电力出版社，2000．

[3] 国家电力调度通讯中心．《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(试行)继电保护专业重点实施要求[M]．北京：中国电力出版社，2006．

[4] 南瑞继保电气有限公司．RCS-915AS型微机母线保护装置技术和使用说明书[Z]．南京：南瑞继保电气有限公司，2004．

[5] 贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理[M]．北京：中国电力出版社，2004．

[6] 王春生，卓了友，艾素兰．母线保护[M]．北京：中国电力出版社，1987．

TAUnbalanceAlarmAnalysison220kVBus-differentialProtectionofaSubstation

ZHANG Yong-wu1， LIU Tao2， SONG Wen-qing1

(1.Tianjin Electric Power Corporation High Voltage Power Supply Company, Tianjin 300250, China； 2.Tianjin Electric Power Corporation Technical Center, Tianjin 300384, China)

A variety of possible causes which may lead to TA unbalance alarm of 220 kV RCS-915AS bus-differential protection in a substation are analyzed. It is confirmed that the root cause is: three-phase contact resistances of an interval between bus coupling and segment are different, which results in the inconsistent proportion of three phase currents distribution in the bus loop, and then zero-sequence current is generated in bus couple intervals and section intervals. A simulation model is built by RTDS for the verification. Finally, the measurements for TA unbalance alarm are proposed.

bus-differential protection； TA unbalance alarm； RTDS

2011-02-07；

2011-07-26

TM774

A

1003-8930(2011)05-0147-04

张永伍(1980-)，男，硕士，工程师，主要从事电力系统继电保护运行维护和调试工作。Email:zyw_tju@126.com 刘 涛(1980-)，男，硕士，工程师，主要从事电力系统继电保护仿真计算工作。 宋文庆(1977-)，男，学士，高级工程师，主要从事电力系统继电保护运行管理工作。