220 kV母差保护电流互感器断线异常原因分析与处理

张勇，柯梦晗，刘伟

（国网浙江省电力公司检修分公司，杭州311232）

220 kV母差保护电流互感器断线异常原因分析与处理

张勇，柯梦晗，刘伟

（国网浙江省电力公司检修分公司，杭州311232）

某500 kV变电站220 kV双回线线路扩建时，因二次接线错误引起了220 kV母差保护TA断线异常。根据现场监控后台报告、保护原理图纸和故障现场情况，介绍了220 kV母差保护报TA断线的检查过程和原因分析，并提出了针对性的处理办法和改进措施。

母差保护；TA断线；异常分析；故障处理

0 引言

母线差动（简称母差）保护作为快速反应母线故障的主保护，它动作的快速性、可靠性对电力系统稳定及缩小故障范围至关重要。随着电网的不断扩大、变电站扩建项目日益增多，每个扩建间隔都需接入母差保护，二次回路搭接的正确性直接影响到母差保护动作的可靠性。

以下介绍了某500 kV变电站220 kV双回线线路扩建时，因二次接线错误导致电磁型母差保护REB-103报TA（电流互感器）断线告警异常现象。通过对这一异常现象的原因分析，提出防范措施以及建议。

1 故障概况

1.1 故障情况简介

某日，柏树变电站（简称柏树变）运行人员按调度指令，进行树柱4R76线由220 kV副母Ⅱ段运行冷倒至220 kV正母Ⅱ段的运行操作。当运行人员拉开树柱4R76线开关时，220 kV第1套母差保护报TA断线告警（第1套母差为ABB REB103），无法复归。当运行方式变为树石4R77线、树柱4R76线挂正母Ⅱ段运行时，装置上TA断线异常告警信号手动复归，现场检查并未发现明显异常。

1.2 故障检查

因3号主变压器（简称主变）副母闸刀处理陪停，柏树变220 kV正母、副母Ⅱ段改检修。检修人员对树柱、树石间隔母差电流回路绝缘、辅助小TA变比和极性重新测试后未见异常。进一步调取后台历史记录分析发现，当拉开树柱4R76线时，“220 kV第1套母差保护正母Ⅱ段保护TA断线/装置闭锁”与“220 kV第1套母差保护副母Ⅱ段保护TA断线/装置闭锁”同时动作，检修人员分析认为：2个装置TA断线同时动作的原因，应为同一间隔导致的差流异常。经询问运行人员得知石柱间隔扩建之前，该异常现象未发生过，检修人员分析认为树石4R77线与树柱4R76线间隔闸刀位置或电流回路不对应的可能性极大。现场后台简报如表1所示。

表1 后台简报信息

简报反映了操作过程，由此可知：11∶53∶14树柱4R76线开关拉开后约5 s（间隔时间符合REB103母差TA断线的延时），后台报出“220 kV第1套母线保护正母Ⅱ段保护TA断线/装置闭锁”和“220 kV第1套母线保护副母Ⅱ段保护TA断线/装置闭锁”信号。12∶16∶36运行人员至现场，保护装置屏上TA断线信号不能手动复归。后省调控中心将第1套母线保护改信号，继续操作将树柱4R76线及树红4R80线冷倒至正母运行。检修人员之后赶到，第1套母差TA断线信号已能复归。

检修人员将现场接线与图纸进行核对后，发现220 kV第1套母差保护正母Ⅱ段保护屏内树石4R77线与树柱4R76线电流回路接反，经对电缆校线后确认树石4R77线与树柱4R76线电流回路接线交叉。

2 故障原因分析

树柱4R76、树石4R77间隔于2014年9月15日投产，投产启动过程及后续运行中均未发生该告警信息。

树石4R77线、树柱4R76线与REB103母差保护相应回路正确接线方式和现场实际接线方式示意分别如图1、图2所示。

2.1 正常运行时母差电流分析

图1 正确接线方式

柏树变220 kV正副母Ⅱ段正常运行方式如图3所示。正常运行时，若树柱4R76线与树石4R77线间隔电流未接反，正母Ⅱ段母差计算3号主变、树石4R77线、树升4R81线、正母分段以及2号母联电流（即Id2=I3zb+I4R77+I4R81+I1FD+I2ML=0），副母Ⅱ段母差计算树柱4R76线、树红4R80线、副母分段、2号母联电流（即Id4=I4R76+I4R80+I2FD+I2ML= 0）。由于实际情况为树石4R77线与树柱4R76线间隔电流交叉，正母Ⅱ段母差实际计算3号主变、树柱4R76线、树升4R81线、正母分段以及2号母联间隔二次电流（即Id2=I3zb+I4R76+I4R81+I1FD+ I2ML），副母Ⅱ段母差实际计算树石4R77线、树红4R80线、副母分段以及2号母联二次电流（即Id4= I4R77+I4R80+I2FD+I2ML）。由于对侧石柱变树柱4R76、树石4R77两线合环运行，树柱4R76线、树石4R77线为同塔双回线，其线路参数一致，潮流一致，I4R76=I4R77，因此，Id2=Id4=0，正副母Ⅱ段母差保护无异常告警。当树柱4R76线开关拉开时，I4R76=0，I4R77≠0，正母Ⅱ段母差计算电流为Id2=I3zb+I4R76+ I4R81+I1FD+I2ML=-I4R77≠0，副母Ⅱ段第1套母差计算电流为Id4=I4R77+I4R80+I2FD+I2ML=I4R77≠0，正母Ⅱ段第1套母差保护、220 kV副母Ⅱ段第1套母差保护同时出现差流，经5 s延时报TA断线告警、闭锁差动。

图2 现场实际接线方式

正常运行方式下，若线路发生故障，I4R76≠I4R77，则Id2=Id4≠0，正副母Ⅱ段母差保护均可能误动，造成大面积停电；若对侧石柱变2条线分列导致负荷不平衡或单线路拉停均会报TA断线告警而闭锁母差。以上存在较大安全隐患。

2.2 启动过程母差电流分析

树柱4R76、树石4R77间隔启动过程接线方式如图4所示，树柱4R76、树石4R77线正母Ⅱ段运行，其他间隔都在副母Ⅱ段运行，在冲击、核相、带负荷试验过程中树柱4R76、树石4R77线正母闸刀始终处于合闸状态，副母闸刀分闸状态。树石4R77、树柱4R76间隔电流只计入正母Ⅱ段母差，不计入副母Ⅱ段母差。

图3 正副母Ⅱ段正常运行方式

图4 间隔启动过程接线方式

正母Ⅱ段母差计算电流为Id2=I4R76+I4R77+I2ML= 0，副母Ⅱ段母差计算电流为Id4=I3zb+I4R80+I4R81+I2FD+I2ML=0，当树柱4R76、树石4R77同时在正母Ⅱ段运行时，树柱4R76、树石4R77电流回路接反，即使发生区外故障或者树石4R77、树柱4R76两线电流不相同，正母Ⅱ段、副母Ⅱ段母差差流都为0。

若启动过程中树柱4R76或者树石4R77线正母Ⅱ段闸刀分闸，则会导致相应间隔的电流不计入正母Ⅱ段母差保护，线路电流较大时将会导致母差保护TA断线告警。

启动工作结束后，恢复正常运行方式时，树柱4R76线由正母Ⅱ段运行导致副母Ⅱ段运行。在倒排过程中，母差保护内联，母差保护大差差流仍为0。倒排结束，母差保护恢复正常运行方式时，对侧石柱变树石4R77、树柱4R76两线已合环运行，Id2=Id4=0，正副母Ⅱ段母差保护无异常告警（原因参考正常运行母差电流分析）。因此启动过程中母差无告警出现，与现场实际情况完全相符。

3 故障处理

为避免调换运行标签和修改运规典票，检修人员在大电流端子屏出线端（至REB103母差保护屏侧）将树石4R77线与树柱4R76线电流回路接线做对换调整。电流回路现场接线更改照片如图5所示。

图5 母差保护电流回路更改后接线

原X311：21-24接树柱4R76线电流，现改为树石4R77线电流。

原X311：26-29接树石4R77线电流，现改为树柱4R76线电流。

现场接线更改后，将图纸也做相应的修改。

检修人员随后对220 kV第2套母差保护树石4R77线和树柱4R76线接线进行了现场排查，回路接线正确，待树石、树柱间隔复役后经带负荷试验和差流测试，均正常。

4 防范措施及建议

500 kV变电站220 kV母线出线间隔较多，母差保护电流回路较复杂，容易出现电流回路接错或者TA极性接错的情况，尤其是在改扩建工程中，若不及时发现，可能会导致灾难性的后果。在新间隔扩建、大型技改工作中，为确保二次电流回路正确，建议采取防范措施如下：

（1）通过一次通流整组试验方法检验TA二次回路。电流回路搭接完成后，TA一次通流，可通过钳形电流表测量、借助专用试验插拔测量（如REB103母差保护）、读取保护装置采样值等方法获取二次电流值，可以校验TA变比，检查TA二次回路有无分流，检查不同间隔电流回路有无交叉。

（2）仔细检查母差保护闸刀位置开入量。双母线接线的母差保护根据闸刀位置计算每段母线的差流，若闸刀位置开入错误，同样会导致母差计算差流不平衡。可通过短接闸刀机构箱闸刀辅助接点或者分合闸刀（条件允许时）来检查闸刀位置开入是否正确。

（3）加强验收把关。在验收过程中，仔细核对实际接线与设计图纸是否一致，并且全程参与传动和通流试验。

（4）做好启动过程中的带负荷试验。带负荷试验是检查TA二次回路非常重要的一个环节，也是设备投运前最后一道关口，相关试验人员务必高度重视。

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（本文编辑：陆莹）

Cause Analysis and Countermeasures of Disconnection of a 220 kV Current Transformer for Differential Bus Protection

ZHANG Yong，KE Menghan，LIU Wei
（State Grid Zhejiang Maintenance Branch Company，Hangzhou 311232，China）

In 220 kV double-circuit lines expansion of 500 kV substation，there was disconnection of a 220 kV TA for bus differential protection due to secondary wiring fault.According to monitoring background reports，protection principle drawings and fault site，this paper introduces the checking process and cause analysis of bus differential protection TA disconnection；besides，it proposes treatment methods and improvement.

bus differential protection；TA disconnection；abnormality analysis；fault treatment

10.19585/j.zjdl.201705005

1007-1881（2017）05-0016-04

TM452

B

2017-01-13

张勇（1982），男，工程师，从事继电保护专业检修和试验工作。