线路故障引起母差保护异常动作的分析

张雪梅，吕　湛

（国网南京供电公司调度控制中心，江苏南京210019）

线路故障引起母差保护异常动作的分析

张雪梅，吕湛

（国网南京供电公司调度控制中心，江苏南京210019）

分析了220 kV变电站中110 kV出线故障引起母差保护误动的特殊情况。通过对其保护动作行为的详细分析，找出母差保护误动作原因是电流波形畸变，并针对这种情况提出了母差保护的改进措施以及处理此类事故的方法。

母差保护；线路故障；波形畸变

220 kV变电站中母线作为重要的变电设备，配有灵敏的母差保护［1］。对于区外故障，母线保护应可靠不动作。如果线路故障时母差保护动作，则母线失电，会扩大失电范围，对电网安全运行造成极大地影响。文中分析了一起220 kV变电站中110 kV出线故障引起母差保护误动的原因，并提出相应的改进措施。

1　故障时母差保护正确判别的案例分析

母差保护由“大差”和“小差”构成。母线的大差动保护判断是否为母线故障；小差动保护判断是哪条母线故障［2，3］。

如图1所示，220 kV 4546线故障跳闸，即在母线范围以外故障发生，如图1中d1点故障。

图1　220 kV母线接线

分析各继电器流过的电流，如图2所示。在d1点故障：副母线差动继电器电流I＝I1－I2+I3+I4+I5+I6＝0；正母线差动继电器电流I＝0；总差动继电器电流I＝I1－I2+I3+I4+I5+I6＝0。即母差保护不动作。

图2　线路故障继电器流入电流分析

当母线发生故障时，如图1中d2点故障，所有与电源连接的元件都向故障点供给短路电流。正母线差动继电器电流I＝I1+I2+I3+I4+I5+I6；副母线差动继电器电流I＝0；总差动继电器电流I＝I1+I2+I3+I4+I5+ I6＝0。即母差保护判定正母线故障，动作跳开正母线所有开关。可见，出线故障时母差保护是不应该动作的。

2　线路故障引起母差保护误动的案例分析

2.1事故简介

220 kV甲站变电站正常运行方式如图3所示。110 kV正、副母线分列运行，母联710开关在热备用；正母线上782、785、788、775、78F、701开关在运行，720开关向110 kV旁母充电；副母线上781、786、780、702开关在运行。

110 kV出线开关788因A相故障跳闸，重合不成，后加速跳开三相。同时，该站110 kV母线保护动作，跳开正母线上782、785、701、720、775、78F开关，I段母线失电，造成多台110 kV主变失电。

2.2事故处理及分析

对现场一次设备进行检查，110 kV所有开关外观检查无异常，110 kV母差保护范围内没有发现任何异常现象。现场对开关、流变进行了常规试验，没有发现异常。现场对保护装置进行了校验，没有发现异常。

788开关故障报告显示，788线路保护装置反应于线路近端A相接地短路故障，接地距离I段、零序I段动作出口，一次故障电流约为5150 A，测距0.12 km；重合闸出口后，距离保护永跳出口、接地距离I段出口再次跳开开关。

从母差故障录波图（如图4所示）可以看出，母差保护是电流、电压满足了启动条件而动作的。由此可知：该故障应该是典型的线路永久性故障，788开关保护装置接地距离I段保护动作并加速切除故障点，保护动作正确；该故障属于线路故障，故障点在线路出口0.12 km处；对于母线保护而言，属于母线区外故障。在788开关重合于故障线路的同时，110 kV母线保护动作，跳开I段母线。

图3　甲站正常运行方式

图4　故障录波图

综上所述，这起典型的线路故障引起了母差保护的误动，所以除788线路间隔停用外，正母线与其他出线间隔均可以送电。

2.3母差保护动作原因分析

在故障时，电流流向应该是由1号主变中压侧701（间隔2）流向788线路故障点，即电流流向I段母线，788（间隔14）电流流向线路。所以701与788电流应是反向的。

在波形图中，间隔2和间隔14大体相位相反，这与线路故障时主变作为电源点为故障点提供短路电流是吻合的。不过间隔2电流波形平滑，而间隔14在故障初期存在一段时间的电流畸变。在此时间段里，同时存在母差保护大差及I段母线小差超过10ms的差流值，差流值约为35/1.414=24.7 A，这个数值超过了5A差动门槛值。同时I母电压A相急剧降低，使得差动保护电压开放，满足差动动作条件，差动保护I段母线保护动作，跳开I段母线所有线路开关。

最终分析可以得出，该母差保护动作原因为间隔14（788开关）电流互感器（TA）在故障时发生畸变产生的差流。这种畸变可能是故障电流较大，TA饱和，电流值无法正常传递引起的。

2.4母差保护的改进措施

母差保护一般采用2种判据：快动判据，即通过判断ΔIr与ΔId是否同步决定快动判据是否调用；全波判据，通过一个周波数据进行差动保护判别，在保护启动期间投入［2，3］。以上母差保护在故障时采用的是快动判据，母差在线路重合于故障时由于电流的畸变而快速动作。母差保护在重合于故障线路时若改用全波判据，由于通过一个周波数据进行差动保护判别，则不会引起母差保护动作。保护人员通过使用仿真系统对该故障重现，经多次试验，母差保护在线路重合于故障时均没有动作。

3　结束语

母差保护误动发生的概率很小，一旦发生对电网影响巨大。一条母线失电，母线上的所有开关失电，影响用户的生产用电，造成巨大经济损失，所以母差保护的可靠性是非常重要的。在电网的实际运行中，故障千差万别，电流的畸变时有发生，母差保护判据的不断完善，可以有效保障电网的安全稳定运行。

［1］电网调度运行实用技术问答［M］.北京：中国电力出版社，2005：25

［2］电力系统继电保护原理与实用技术［M］.北京：中国电力出版社，2006：18.

［3］杜浩良，黄健.对一起220 kV母线差动失灵保护动作的分析［J］.江苏电机工程，2010，29（4）：37-40.

Analysis of Abnormal Action of Bus Differential Protection Caused by Line Fault

ZHANG Xuemei，LYU Zhan
（Dispatching and ControlCenter，StateGrid Nanjing Power Supply Company，Nanjing210019，China）

In this paper，aspecialcase of bus differential protection caused by 110 kV outgoing line fault in 220 kV substation is analyzed.It is found that the cause of the differential protection action is the current waveform distortion through the detailed analysis of the protection action.And according to this circumstance，the differential protection improvement measuresand themethod to handle such accidentare put forward in theend of the paper.

bus differential protection；line fault；waveform distortion

TM 77

B

1009-0665（2016）05-0088-02

张雪梅（1979），女，江苏南京人，高级工程师，从事电力调度与运行方面工作；

吕湛（1988），男，江苏南京人，助理工程师，从事电力调度与运行方面工作。

2016-05-09；

2016-07-04