某500 kV變電站母線跳閘事故分析

趙文輝

摘 要：文章通過對某500 kV變電站母線保護出口跳閘事故進行分析，對直流電源串入繼電保護交流電流回路這種特殊情況進行了電路分析，從而得出結論。

關鍵詞：母線保護；直流電源系統；保護裝置；試驗

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0100-02

1 事故經過

2009年12月10日10？誜41，某500 kV變電站500 kV I段母線第II套保護動作跳開了該段母線上正在運行的六臺斷路器。事故當天繼電保護工作人員在進行500 kV I段母線上5871斷路器就地三相不一致保護回路的反措工作，該項工作已進行了兩天，已加裝完成了出口繼電器和時間繼電器，當天在進行5871斷路器本體三相不一致回路的出口傳動試驗，試驗過程中5871斷路器本體三相不一致控制回路I出口正常，正要進行本體三相不一致控制回路Ⅱ的傳動試驗時，500 kV I組母線第Ⅱ套母線差動保護動作。事故后保護及運行人員迅速查看了各跳閘的斷路器保護裝置、相關線路保護裝置的保護信息，均只有正常開關量啟動報文，只在500 kV I組母線第Ⅱ套母線差動保護裝置上錄到故障波形。故障錄波屏各通道也未發現模擬量變化，因此判定一次設備沒有故障，是保護誤動，在調度部門的指揮下，500 kV I段母線很快恢復了運行。

2 事故分析

500 kV由于采用3/2接線，每段母線配置有兩套母線保護，交流電壓、電流、出口跳閘回路、直流電源回路均采用了雙重化接線，500 kV母線保護是微機型保護，差動保護原理，為了動作可靠沒有復合電壓閉鎖，本變電站的母線保護采用深圳南瑞公司的BP-2B型，該型號的母線保護應用廣泛，裝置具有母線失靈保護功能，也沒有復壓閉鎖。

事故時，I段母線第I套母線保護裝置沒有任何啟動信號，第Ⅱ套母線差動保護第7單元B相（5071斷路器）顯示有故障波形，從波形圖可看出故障前后持續約15～17 ms，波形明顯偏朝負半軸，第一個波形僅僅9 ms。

500 kV母線保護具備失靈保護功能，且失靈保護不經任何模擬量的閉鎖，因此大部分母線保護裝置誤動是誤碰失靈開入接點引起的，但是本次事故保護裝置自身錄波顯示有很大的差流，是差動保護動作引起的跳閘。第7單元B相電流的來源是本次事故調查分析的重點。

來源可能是內部也可能是外部：內部是指保護裝置損壞；外部是該電流是由二次回路加入保護裝置的。

2.1 保護裝置損壞的可能性

微機保護的內部構成框圖，如圖1所示。

微機保護具有完善的自檢功能，除了出口繼電器和電流、電壓變換器外，一旦元器件的損壞就會報警，為了防止A/D損壞導致保護拒動或誤動，目前微機保護普遍采用了雙A/D結構，當出現兩路A/D數據不一致時，保護發出告警信號并閉鎖。調看BP-2B保護裝置寄存器中事故當時的A/D采樣數據，如圖2所示。比較后發現雙通道數據完全一致。

由于母線保護裝置動作前后均沒有告警信號，跳閘時兩路A/D采樣完全一致，可以判定保護裝置不存在數字電路部分的元器件損壞問題。從邏輯上看，保護裝置內的電流變換器損壞也可能導致保護誤動，但電流變換器是一個電磁元件，本身的可靠性很高，一旦損壞，可能導致斷線或短路，這兩種情況都不會導致該檢修間隔出現大的電流。

隨后對保護裝置加試驗電流作了檢查，證實保護裝置確實沒有問題。

2.2 外部二次回路檢查

對5871斷路器匯控箱到500 kVⅠ組母線第Ⅱ套母線差動保護裝置所在屏交流電流回路的電纜進行絕緣測試，未發現異常，可以排除由于電纜破損，而串入220 V交流電壓的可能性。

由于故障波形不是50 Hz的正弦波，因此懷疑是工作人員誤碰端子，加入了直流量。有三種情形誤碰電流端子可能會造成直流電流加入：①用萬用表電阻檔位；②用通燈；③誤碰直流電源。當天保護人員的工作不存在校核接線，現場沒有通燈。而萬用表電阻檔位輸出電壓很低，約1 V，不足以產生使保護誤動的電流值，因此可排除第①和②種可能性，試驗也證明了這一點：在5871斷路器匯控箱用萬用表短接第七組CT B相對N相，B相對地的電阻，保護裝置沒有啟動信號。

這次事故可能是由于工作人員誤碰端子造成的，由于工作的端子排TB9與電流端子排TB10臨近，在進行三相不一致傳動時，將直流正電錯誤地短接到了交流電流回路中。保護動作示意圖，如圖3所示。

由于直流電源系統對地有分布電容，電容的放電引起保護誤動。這對直流電源系統造成了一點接地，直流系統當時未能發出告警信號，是因為絕緣監測儀計算和報警時間過長（9 s），對于直流電源的瞬時異常不能記錄，使得很多事故難以分析，必須在故障錄波器上增加直流電源的錄波試驗：用繼電保護測試儀模擬5871斷路器單相故障的同時給母線差動電流回路加了一個20 V 0.1 s的直流電壓，引起Ⅰ組母線第Ⅱ套母線差動保護動作，其波形與與事件波形相似。第一張圖為5871B相通道的波形，第二張是差電流圖，如圖4所示。波形偏向副半軸，總長度為20 ms，第一個波為9.5 ms。

由圖4所可知，當在保護裝置上電流變換器前加入一個瞬時的直流信號時，保護裝置的采樣和處理，由于保護裝置采用了數字濾波，對于直流分量會顯示拖尾現象。

3 結 語

本次事故是由于人員誤碰端子引起的，技術上是由于變電站直流電源系統對地有分布電容，該電容在系統正常運行時充滿電，誤碰端子使得該電容對保護用的電流變換器放電，引起保護誤動。

參考文獻：

[1] 張海峰，朱俊，任啟俊.500 kV開關無保護故障跳閘查找方法及預控[J]. 安徽電氣工程職業技術學院學報，2012，（1）.