某500 kV 变电站误投压板导致的母线跳闸事故分析

姜凌霄

（国网山西省电力公司检修公司，山西 太原 030001）

1 智能变电站及其母线跳闸事故的研究背景

智能变电站与传统常规变电站有所不同，它由传统综合自动化变电站发展而来，其网络报文包含面向通用对象的变电站事件（Generic Object Oriented Substation Event， GOOSE） 和 采 样 测 量 值（Sampled Measured Value，SMV） 报文两种形式，实现数字量信号和模拟量信号的传输。在超高压智能变电站中，检修压板的投退情况直接影响着继电保护自动装置是否可以正确动作，而这对于智能变电站安全稳定运行有着极其重要的意义。由于在现阶段超高压一次设备的智能化技术还相对比较落后，智能变电站中的智能终端和合并单元用来完成二次设备和一次设备的智能化连接，使得变电站的检修操作变得越来越复杂，相关装置的检修压板的投退顺序变得异常重要[1]。500 kV 变电站作为区域电网网络结构的结点，具有极其重要的作用。如果变电站内发生母线跳闸事故，除了会造成大面积的用户停电，还很有可能会导致区域电网的解列[2]。

2 母线跳闸事故的发生经过

2018年8月19日，某省超高压输变电分公司500 kV XX 变电站220 kV AC 段母线分段2030 开关转检修，进行2030 开关合并单元软件版本升级工作。16：22，调度下令退出220 kV AB 段母线及CD 段母线A 套差动保护。18：29，现场检修及调试工作结束，向调度报完工。18：41，运行人员根据调度指令开始“投入220 kV AB 段母线A 套差动保护”及“投入220 kV CD 段母线A 套差动保护”的操作。第一步：退出了A 套母线差动保护“投检修”压板；第二步：投入A 母线间隔（拉默A 线）及B 母线间隔（拉默B 线、2 号变压器） “GOOSE发送软压板”；第三步：投入各间隔“电流MU 软压板”（相当于“间隔投入软压板”）。18：39，再投入220 kV 拉默B 线2402 间隔“电流MU 软压板”后，220 kV AB 段母线差动保护动作，跳开AB段母线母联2010 开关、AB 段母线上2 号主变压器2002 开关、220 kV 拉默A 线2401 开关以及220 kV拉默B 线2402 开关，共4 个开关（220 kV 曲默A线间隔2403 以及220 kV 曲默B 线间隔2404 因“GOOSE 发送软压板”还未投入，未跳闸）。

运行方式：220 kV 采用双母线双分段的接线方式，出线8 回，有主变压器2 台。1 号变压器、拉默A 线、曲默A 线于A 母线运行；拉默B 线、曲默B 线、2 号变压器于B 母线运行；虎默A 线、默山A 线、3 号主变压器于C 母线运行；默山B 线、虎默B 线于D 母线运行。

3 母线跳闸事故的原因分析

3.1 母线差动保护A 套的主保护动作原理

已知该变电站220 kV 母线差动保护A 套采用的是国电南京自动化股份有限公司（国电南自） 生产的SGB750 母线差动保护[3]。该套的主保护动作原理如下。

1） 快速起动的主要判据。该判据方程组为

2） A 母线比率小差动保护原理。先计算出连接在A 母线上的所有间隔单元的电流（即各间隔“电流MU 软压板”的作用），再计算出A 母线的差动电流和制动电流。该保护功能的判据为式中：

为A 母线差动电流，等于A 母线所有间隔电流相量之和的模；为A 母线制动电流，等于A 母线所有间隔电流绝对值之和。

3） B 母线比率小差动保护原理。先计算出连接在B 母线上的所有间隔单元的电流（即各间隔“电流MU 软压板”的作用），再计算出B 母线的差动电流和制动电流。该保护功能的判据为

4） 双母线比率大差动保护原理。该保护功能需采集到A 母线和B 母线所有连接单元的电流，除了母联之外，通过软件计算出差动电流与制动电流。将A 母线和B 母线两段母线及其母联单元看成一个整体。该保护功能的判据为

式中：为大差差动电流，等于除了母联之外的A 母线、B 母线所有连接单元电流相量之和的模；为大差制动电流，等于除了母联之外的A 母线、B 母线所有连接单元电流绝对值之和。

5） 比率差动保护的最小动作电流。要使保护出口跳闸，除了满足比率差动保护功能外，还需要满足差动电流大于某个整定值（即最小动作电流），公式为

6） 全电流SGB750 母线差动保护跳闸逻辑（见图1）。

图1 SGB750 母线差动保护跳闸逻辑框图

根据图1，为证明不是区外故障CT 饱和，使用“差流动态追忆法”抗CT 饱和功能来确认故障发生在区内。当保护程序判别到A 母线小差比率制动与大差比率制动同时满足，且A 母线小差差动电流与大差差动电流均满足大于最小动作电流，即满足式（5），A 母线差动保护立即动作，发出跳闸命令，切除母联断路器及当前运行于A 母线上的所有间隔的断路器。同理，当保护程序判别到B 母线比率制动小差与大差比率制动同时满足，且B 母线小差差动电流与大差差动电流均满足大于最小动作电流，即满足式（5），B 母线差动保护立即动作，发出跳闸命令，切除母联断路器及当前运行于B 母线上的所有间隔的断路器，同时发信号到保护装置面板及主控后台。

3.2 母线差动保护动作原因分析

运维人员按照调度令开始操作恢复220 kV AB段母线及CD 段母线A 套差动保护时，其操作顺序是错误的。首先，运维人员将母线差动保护“投检修”压板退出，此时母线差动保护转换为运行状态，母线差动保护与间隔合并单元发送的SMV 报文检修状态一致，此时母线差动保护正常进行保护计算。其次，投入了A 母线、B 母线各间隔的“GOOSE 发送软压板”（部分智能变电站有可能称为“2010 跳闸I 软压板”“GO 跳2010 出口软压板”[4]，可以理解为跳闸出口压板），母线差动保护至间隔智能终端的跳闸逻辑回路连通，使母线上所有连接的出线都具备了跳闸出口条件。最后，在批量投入“电流MU 软压板”过程中，每投入一个间隔，间隔的电流采样数据被母线保护接收并进行差动电流计算，由于一次设备处于运行状态（带流），而间隔投入软压板是逐路投入（相当于逐路接上CT 线），不论是大差保护还是小差保护均出现差动电流（见图2）。当投入的线路达到足够产生差动电流，即满足式（1） ～式（4），且大差差动电流和小差差动电流大于设定的对应最小动作电流Iset（见图1），母线差动保护动作。

图2 母线差动保护原理

图2-a 为大差比率差动的情况，其差动判据为I=I1+I2+I3+I4+I5+I6，正常时I=0，故障时I≠0；图2-b 为小差比率差动的情况，其差动判据为IⅠ母=I1+I2+I3+I母联，IⅡ母=I4+I5+I6+I母联，正常时I=0，故障时IⅠ母≠0 或IⅡ母≠0。

综上所述，母线差动保护动作是由于运维人员投退压板的顺序错误而导致的。正确的顺序应是：首先，投入各间隔的电流压板（MU 压板）；其次，投入差动保护的功能压板，此时在装置面板上检查是否有差动电流；最后，再投入各间隔“GOOSE发送软压板”。

4 母线跳闸事故发生暴露出的问题分析

1） 运维人员安全意识淡薄，操作票未正确填写，操作票多级审核流于表面，并未认真审核出操作票中的问题，操作前运维人员未能提前辨识操作中的风险，导致投退压板顺序错误。

2） 该站运维人员技术不过关，人员技能培训不够，不熟悉国家电网公司电力安全工作规程、“两票（工作票和操作票）”、站内典型操作票等相关操作内容，对智能变电站相关技术掌握不足，操作准备及操作过程中并不熟悉站内保护应该如何正确投退，在操作过程中未遵守“三秒思考”原则，未及时发现操作票中的问题，导致运维人员按照操作票中错误的操作顺序执行操作，没有投入电流压板（MU 压板），没有查看是否有差动电流，即投入各间隔出口压板，从而发生人为事故。

3） 现场到岗到位规定执行流于形式。站长及分部专工（副主任） 在运维人员操作过程中并未认真做好监督工作，未发现后台运维人员投退软压板的顺序是错误的，也未及时制止错误的操作行为，现场安全督导不到位。

5 针对此类事故的预防措施建议

1） 现场运行规程及典型操作票作为站内所有人员的运维依据，在编写过程中，要求有一定运维经验的人本着认真细致的态度进行编写；在审核过程中，要求具有熟练运维经验、态度认真细致的人员进行审核，确保各项规程正确无误的。

2） 运维人员在站内工作期间，应时刻把安全放在第一位，时刻保持强效的安全意识，确保设备的安全稳定运行。将检修压板的投退列为重要的安全技术劳动保护措施执行，在正常操作过程中不要对检修压板进行操作。合并单元系统升级后，应及时核对保护定值单，确保运行保护定值的一致性，同时在母线差动保护操作过程中，为防止SMV 软压板的投退顺序错误造成误动或拒动[5]，应在电流压板投入后，检查装置是否有差动电流。

3） 运维人员培训要落到实处，尤其是操作票练习，要求必须认真填写并保证正确率，不能抄抄就了事，只有平时认真练习，运维时才不会出错。尤其是合并单元的检修压板投入会闭锁相关保护，在平常操作中，非常容易遗漏该检修压板的投退或颠倒该检修压板的投退顺序，从而造成安全事故。

4） 运维人员技术一定要过硬。对国家电网公司电力安全工作规程和“两票”“十不干”等规章制度一定要熟知，才能作为个人运维时的保障。

5） 填写操作票时，一定要对照实际情况认真填写，填写完成检查无误后，依次交由主值、值长、站长审核，审核应仔细、周到，不可随便看看了事，审核完成应确保按照此操作票执行，在操作时不会发生任何错误。

6） 在操作过程中，要保持清醒的头脑，在每操作一步前都要进行“三秒思考”；在操作中发生疑问时，应向发令人询问清楚后再操作；发现操作票有错误时，按规定履行正确的手续后，确保新的操作票正确时，方能重新操作。

7） 严格执行到岗到位制度，站长及分部安全监督要在操作中认真履行岗位职责，发现运维人员在操作中有不安全或不正确的行为时，应及时制止，对操作过程及操作顺序的正确性负责；发现操作有问题时，应及时提出，待履行正确的手续后，操作票修改无误时，再重新操作[6-7]。

6 结束语

本文针对500 kV 智能变电站中，因为投入压板的顺序颠倒而导致的220 kV 两条母线跳闸事故，从智能变电站继电保护自动装置的原理、操作流程、危险点等方面进行了细致分析，对预防和控制措施进行了详细说明，不仅对以后的现场工作具有很强的借鉴意义，而且让工作人员学习智能变电站保护原理有了深刻的理解。