一起母差保护误动事件的原因分析

2021-04-13胡昌雄周采薇

水电与新能源 2021年3期

余平，胡昌雄，周采薇

(清江隔河岩水力发电厂，湖北长阳 443503)

母线是电力系统中重要的设备，在整个配电网中起着非常重要的作用。因为母线常常安装在室内，其故障的概率小于线路。但是由于母线故障会直接影响连接在其上的所有线路的安全可靠运行，甚至会影响整个电力系统的稳定性，所以通常在220 kV以上电压等级的母线配置专用母线保护[1]。

1 母线保护配置详情

该水力发电厂3号主变、4号主变接到500 kV双母线，经一条出线接到500 kV开关站。其主接线图如图1所示。

按照双重化原则，该双母线配置了两套专用母线保护[2]。一套为南瑞继保公司生产的RCS-915A-G型母线保护，另一套为阿海珐公司生产的P740型母线保护。其中RCS-915A-G母线保护所用CT为3号变压器支路上的26CT、4号变压器支路上的26CT、线路支路上的36CT，母联46CT。P740母线保护所用CT为3号变压器支路上的25CT、4号变压器支路上的25CT、线路支路上的35CT，母联42CT和45CT。RCS-915A-G母线保护设置了母差保护、母联死区保护、断路器失灵保护等功能。P740母线保护中配有母差保护和断路器失灵保护，但是失灵保护没有投运。两套母线保护都设复压闭锁，但是设置略有差别。RCS-915A-G母线保护装置的复压闭锁设置在程序里，参与逻辑判断[3]。P740母线保护装置单独配有复合电压继电器，其接点串联在差动保护及失灵保护的出口回路中。

2 故障现象

2019-05-18T21:56:04.568时刻，该厂3号机组接调度停机令，跳开5003开关，接着监控系统报出多个保护动作信号：RCS-915A-G保护启动、P740母差保护动作跳Ⅱ母、发变组差动保护动作、变压器差动保护动作、RCS-915A-G保护动作跳Ⅱ母、P740Ⅱ母复压动作、RCS-915A-G失灵跳母联、RCS-915A-G失灵跳Ⅱ母等，如表1所示。

3 故障分析

故障前运行状态：该厂4号机组处于停机状态，3号机组接到调度停机令，正在停机过程中。3号机组出口开关5003开关挂在Ⅱ母上、4号机组出口开关5004开关挂在Ⅰ母、线路出口5051开关挂在Ⅰ母。5004开关在分，5051开关和5012开关在合，5003开关刚断开。

查阅故障录波图发现(见图2)，2019-05-18T21:56:04.568该厂3号机出口开关5003开关在接网调停机令后跳开。过了293 ms，25CT、26CT故障电流产生，故障相为C相，电流大小为0.60 A。295 ms时，主变零序20CT、1CT出现故障电流(B相和C相故障电流为1.35 A，A相故障电流为0),1PT出现故障电压，而21CT出未检测到故障电流。根据以上信息，可以判断故障范围在5003开关C相下端头至25CT之间。3号机组停机后，经一次设备运维人员解体5003开关，检查后发现5003开关C相静触头盆式绝缘子击穿，导致C相经母线筒接地，如图2所示。由于当时3F机组还在停机过程中，灭磁开关还没断开，电流流向接地点形成故障电流。

故障发生时，两套母线保护均满足电流启动条件(25CT、26CT电流为0.6 A)，正常启动，但是由于5003开关分开，与两条母线分裂，两条母线电压均正常，不满足解除复压闭锁的条件，两套母线保护均不应该动作，但事实上，该厂两套母差保护均动作。

录波图显示，在21:56:04.893时，P740保护动作，开出跳闸令跳Ⅱ母上的开关，经65 ms延时跳开5012开关。母联开关5012开关跳开以后，Ⅱ母与500 kV系统分开，Ⅱ母失压，于是21:56:04.959时，P740Ⅱ母复压动作。在21:56:04.881时，RCS-915A-G母线保护装置启动，因为复压闭锁没有解除，差动保护没有动作，而是过了65 ms，5012跳开，Ⅱ母失压，解除了复压闭锁条件以后，RCS-915A-G母差保护动作出口跳Ⅱ母上所有的开关。RCS-915A-G母差保护动作开出跳闸令跳挂在Ⅱ母上的5003开关的同时，内部逻辑启动了5003开关失灵保护，而此时5003开关所在的支路26CT仍然有电流，满足了5003开关失灵条件，故RCS-915A-G母线保护装置里的失灵保护动作。

从以上两套母线保护的动作顺序看，RCS-915A-G母线保护装置是在P740动作跳开母联开关5012开关，Ⅱ母失压，满足了解除复压闭锁条件后才动作的。说明RCS-915A-G母差保护动作符合逻辑，而P740跳5012属于误动。正常情况下，P740的动作出口回路上应该串联复压闭锁接点，但是检查该厂现场接线后发现，P740保护装置跳支路5003开关、5004开关、5051开关的出口回路上均串联了复压闭锁接点，但是跳母联开关5012开关的跳闸回路上并未串联复压闭锁接点，这正是导致此次两套母差保护误动的症结所在。

综上可知，此次故障，按照正常设计，有复压闭锁母线保护，两套保护均不应该动作出口，但由于设计缺陷，P740保护跳母联开关5012开关的出口并没有接复压闭锁接点，导致在此次事故中，该厂两套母线保护均动作。