变电站母线跳闸事故分析

变电站母线跳闸事故分析

陶保震

江苏金智科技股份有限公司 江苏南京 211100

摘要：文章通过对某变电站母线保护出口跳闸事故进行分析，对直流电源串入继电保护交流电流回路这种特殊情况进行了电路分析，从而得出结论。

关键词：母线保护；直流电源系统；保护装置；试验

1事故经过

2019年12月10日10时41分，某500kV变电站500kVI段母线第II套保护动作跳开了该段母线上正在运行的六台断路器。事故当天继电保护工作人员在进行500kVI段母线上5871断路器就地三相不一致保护回路的反措工作，该项工作已进行了两天，已加装完成了出口继电器和时间继电器，当天在进行5871断路器本体三相不一致回路的出口传动试验，试验过程中5871断路器本体三相不一致控制回路I出口正常，正要进行本体三相不一致控制回路Ⅱ的传动试验时，500kVI组母线第Ⅱ套母线差动保护动作。事故后保护及运行人员迅速查看了各跳闸的断路器保护装置、相关线路保护装置的保护信息，均只有正常开关量启动报文，只在500kVI组母线第Ⅱ套母线差动保护装置上录到故障波形。故障录波屏各通道也未发现模拟量变化，因此判定一次设备没有故障，是保护误动，在调度部门的指挥下，500kVI段母线很快恢复了运行。

2事故分析

500kV由于采用3/2接线，每段母线配置有两套母线保护，交流电压、电流、出口跳闸回路、直流电源回路均采用了双重化接线，500kV母线保护是微机型保护，差动保护原理，为了动作可靠没有复合电压闭锁，该变电站的母线保护采用某型号保护装置，该型号的母线保护应用广泛，装置具有母线失灵保护功能，也没有复压闭锁。事故时，I段母线第I套母线保护装置没有任何启动信号，第Ⅱ套母线差动保护第7单元B相（5071断路器）显示有故障波形，从波形图可看出故障前后持续约15~17ms，波形明显偏朝负半轴，第一个波形仅仅9ms。500kV母线保护具备失灵保护功能，且失灵保护不经任何模拟量的闭锁，因此大部分母线保护装置误动是误碰失灵开入接点引起的，但是本次事故保护装置自身录波显示有很大的差流，是差动保护动作引起的跳闸。第7单元B相电流的来源是本次事故调查分析的重点。来源可能是内部也可能是外部：内部是指保护装置损坏；外部是该电流是由二次回路加入保护装置的。

2.1保护装置损坏的可能性

微机保护的内部构成框图，如图1所示。

微机保护具有完善的自检功能，除了出口继电器和电流、电压变换器外，一旦元器件的损坏就会报警，为了防止A/D损坏导致保护拒动或误动，目前微机保护普遍采用了双A/D结构，当出现两路A/D数据不一致时，保护发出告警信号并闭锁。调看BP-2B保护装置寄存器中事故当时的A/D采样数据，如图2所示。比较后发现双通道数据完全一致。

由于母线保护装置动作前后均没有告警信号，跳闸时两路A/D采样完全一致，可以判定保护装置不存在数字电路部分的元器件损坏问题。从逻辑上看，保护装置内的电流变换器损坏也可能导致保护误动，但电流变换器是一个电磁元件，本身的可靠性很高，一旦损坏，可能导致断线或短路，这两种情况都不会导致该检修间隔出现大的电流。随后对保护装置加试验电流作了检查，证实保护装置确实没有问题。

2.2外部二次回路检查

对5871断路器汇控箱到500kVⅠ组母线第Ⅱ套母线差动保护装置所在屏交流电流回路的电缆进行绝缘测试，未发现异常，可以排除由于电缆破损，而串入220V交流电压的可能性。由于故障波形不是50Hz的正弦波，因此怀疑是工作人员误碰端子，加入了直流量。有三种情形误碰电流端子可能会造成直流电流加入：①用万用表电阻档位；②用通灯；③误碰直流电源。当天保护人员的工作不存在校核接线，现场没有通灯。而万用表电阻档位输出电压很低，约1V，不足以产生使保护误动的电流值，因此可排除第①和②种可能性，试验也证明了这一点：在5871断路器汇控箱用万用表短接第七组CTB相对N相，B相对地的电阻，保护装置没有启动信号。这次事故可能是由于工作人员误碰端子造成的，由于工作的端子排TB9与电流端子排TB10临近，在进行三相不一致传动时，将直流正电错误地短接到了交流电流回路中。

由于直流电源系统对地有分布电容，电容的放电引起保护误动。这对直流电源系统造成了一点接地，直流系统当时未能发出告警信号，是因为绝缘监测仪计算和报警时间过长（9s），对于直流电源的瞬时异常不能记录，使得很多事故难以分析，必须在故障录波器上增加直流电源的录波试验：用继电保护测试仪模拟5871断路器单相故障的同时给母线差动电流回路加了一个20V0.1s的直流电压，引起Ⅰ组母线第Ⅱ套母线差动保护动作，其波形与与事件波形相似。波形偏向副半轴，总长度为20ms，第一个波为9.5ms。当在保护装置上电流变换器前加入一个瞬时的直流信号时，保护装置的采样和处理，由于保护装置采用了数字滤波，对于直流分量会显示拖尾现象。

3结语

本次事故是由于人员误碰端子引起的，技术上是由于变电站直流电源系统对地有分布电容，该电容在系统正常运行时充满电，误碰端子使得该电容对保护用的电流变换器放电，引起保护误动。

参考文献：

[1]季节.变电运行中跳闸故障及处理技术[J].电工技术,2020(14):117-118.

[2]姜凌霄.某500kV变电站误投压板导致的母线跳闸事故分析[J].科技创新与生产力,2020(07):71-74.

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