220 kV母差保護電流互感器斷線異常原因分析與處理

張勇，柯夢晗，劉偉

（國網浙江省電力公司檢修分公司，杭州311232）

220 kV母差保護電流互感器斷線異常原因分析與處理

張勇，柯夢晗，劉偉

（國網浙江省電力公司檢修分公司，杭州311232）

某500 kV變電站220 kV雙回線線路擴建時，因二次接線錯誤引起了220 kV母差保護TA斷線異常。根據現場監控后臺報告、保護原理圖紙和故障現場情況，介紹了220 kV母差保護報TA斷線的檢查過程和原因分析，并提出了針對性的處理辦法和改進措施。

母差保護；TA斷線；異常分析；故障處理

0 引言

母線差動（簡稱母差）保護作為快速反應母線故障的主保護，它動作的快速性、可靠性對電力系統穩定及縮小故障范圍至關重要。隨著電網的不斷擴大、變電站擴建項目日益增多，每個擴建間隔都需接入母差保護，二次回路搭接的正確性直接影響到母差保護動作的可靠性。

以下介紹了某500 kV變電站220 kV雙回線線路擴建時，因二次接線錯誤導致電磁型母差保護REB-103報TA（電流互感器）斷線告警異常現象。通過對這一異常現象的原因分析，提出防范措施以及建議。

1 故障概況

1.1 故障情況簡介

某日，柏樹變電站（簡稱柏樹變）運行人員按調度指令，進行樹柱4R76線由220 kV副母Ⅱ段運行冷倒至220 kV正母Ⅱ段的運行操作。當運行人員拉開樹柱4R76線開關時，220 kV第1套母差保護報TA斷線告警（第1套母差為ABB REB103），無法復歸。當運行方式變為樹石4R77線、樹柱4R76線掛正母Ⅱ段運行時，裝置上TA斷線異常告警信號手動復歸，現場檢查并未發現明顯異常。

1.2 故障檢查

因3號主變壓器（簡稱主變）副母閘刀處理陪停，柏樹變220 kV正母、副母Ⅱ段改檢修。檢修人員對樹柱、樹石間隔母差電流回路絕緣、輔助小TA變比和極性重新測試后未見異常。進一步調取后臺歷史記錄分析發現，當拉開樹柱4R76線時，“220 kV第1套母差保護正母Ⅱ段保護TA斷線/裝置閉鎖”與“220 kV第1套母差保護副母Ⅱ段保護TA斷線/裝置閉鎖”同時動作，檢修人員分析認為：2個裝置TA斷線同時動作的原因，應為同一間隔導致的差流異常。經詢問運行人員得知石柱間隔擴建之前，該異常現象未發生過，檢修人員分析認為樹石4R77線與樹柱4R76線間隔閘刀位置或電流回路不對應的可能性極大。現場后臺簡報如表1所示。

表1 后臺簡報信息

簡報反映了操作過程，由此可知：11∶53∶14樹柱4R76線開關拉開后約5 s（間隔時間符合REB103母差TA斷線的延時），后臺報出“220 kV第1套母線保護正母Ⅱ段保護TA斷線/裝置閉鎖”和“220 kV第1套母線保護副母Ⅱ段保護TA斷線/裝置閉鎖”信號。12∶16∶36運行人員至現場，保護裝置屏上TA斷線信號不能手動復歸。后省調控中心將第1套母線保護改信號，繼續操作將樹柱4R76線及樹紅4R80線冷倒至正母運行。檢修人員之后趕到，第1套母差TA斷線信號已能復歸。

檢修人員將現場接線與圖紙進行核對后，發現220 kV第1套母差保護正母Ⅱ段保護屏內樹石4R77線與樹柱4R76線電流回路接反，經對電纜校線后確認樹石4R77線與樹柱4R76線電流回路接線交叉。

2 故障原因分析

樹柱4R76、樹石4R77間隔于2014年9月15日投產，投產啟動過程及后續運行中均未發生該告警信息。

樹石4R77線、樹柱4R76線與REB103母差保護相應回路正確接線方式和現場實際接線方式示意分別如圖1、圖2所示。

2.1 正常運行時母差電流分析

圖1 正確接線方式

柏樹變220 kV正副母Ⅱ段正常運行方式如圖3所示。正常運行時，若樹柱4R76線與樹石4R77線間隔電流未接反，正母Ⅱ段母差計算3號主變、樹石4R77線、樹升4R81線、正母分段以及2號母聯電流（即Id2=I3zb+I4R77+I4R81+I1FD+I2ML=0），副母Ⅱ段母差計算樹柱4R76線、樹紅4R80線、副母分段、2號母聯電流（即Id4=I4R76+I4R80+I2FD+I2ML= 0）。由于實際情況為樹石4R77線與樹柱4R76線間隔電流交叉，正母Ⅱ段母差實際計算3號主變、樹柱4R76線、樹升4R81線、正母分段以及2號母聯間隔二次電流（即Id2=I3zb+I4R76+I4R81+I1FD+ I2ML），副母Ⅱ段母差實際計算樹石4R77線、樹紅4R80線、副母分段以及2號母聯二次電流（即Id4= I4R77+I4R80+I2FD+I2ML）。由于對側石柱變樹柱4R76、樹石4R77兩線合環運行，樹柱4R76線、樹石4R77線為同塔雙回線，其線路參數一致，潮流一致，I4R76=I4R77，因此，Id2=Id4=0，正副母Ⅱ段母差保護無異常告警。當樹柱4R76線開關拉開時，I4R76=0，I4R77≠0，正母Ⅱ段母差計算電流為Id2=I3zb+I4R76+ I4R81+I1FD+I2ML=-I4R77≠0，副母Ⅱ段第1套母差計算電流為Id4=I4R77+I4R80+I2FD+I2ML=I4R77≠0，正母Ⅱ段第1套母差保護、220 kV副母Ⅱ段第1套母差保護同時出現差流，經5 s延時報TA斷線告警、閉鎖差動。

圖2 現場實際接線方式

正常運行方式下，若線路發生故障，I4R76≠I4R77，則Id2=Id4≠0，正副母Ⅱ段母差保護均可能誤動，造成大面積停電；若對側石柱變2條線分列導致負荷不平衡或單線路拉停均會報TA斷線告警而閉鎖母差。以上存在較大安全隱患。

2.2 啟動過程母差電流分析

樹柱4R76、樹石4R77間隔啟動過程接線方式如圖4所示，樹柱4R76、樹石4R77線正母Ⅱ段運行，其他間隔都在副母Ⅱ段運行，在沖擊、核相、帶負荷試驗過程中樹柱4R76、樹石4R77線正母閘刀始終處于合閘狀態，副母閘刀分閘狀態。樹石4R77、樹柱4R76間隔電流只計入正母Ⅱ段母差，不計入副母Ⅱ段母差。

圖3 正副母Ⅱ段正常運行方式

圖4 間隔啟動過程接線方式

正母Ⅱ段母差計算電流為Id2=I4R76+I4R77+I2ML= 0，副母Ⅱ段母差計算電流為Id4=I3zb+I4R80+I4R81+I2FD+I2ML=0，當樹柱4R76、樹石4R77同時在正母Ⅱ段運行時，樹柱4R76、樹石4R77電流回路接反，即使發生區外故障或者樹石4R77、樹柱4R76兩線電流不相同，正母Ⅱ段、副母Ⅱ段母差差流都為0。

若啟動過程中樹柱4R76或者樹石4R77線正母Ⅱ段閘刀分閘，則會導致相應間隔的電流不計入正母Ⅱ段母差保護，線路電流較大時將會導致母差保護TA斷線告警。

啟動工作結束后，恢復正常運行方式時，樹柱4R76線由正母Ⅱ段運行導致副母Ⅱ段運行。在倒排過程中，母差保護內聯，母差保護大差差流仍為0。倒排結束，母差保護恢復正常運行方式時，對側石柱變樹石4R77、樹柱4R76兩線已合環運行，Id2=Id4=0，正副母Ⅱ段母差保護無異常告警（原因參考正常運行母差電流分析）。因此啟動過程中母差無告警出現，與現場實際情況完全相符。

3 故障處理

為避免調換運行標簽和修改運規典票，檢修人員在大電流端子屏出線端（至REB103母差保護屏側）將樹石4R77線與樹柱4R76線電流回路接線做對換調整。電流回路現場接線更改照片如圖5所示。

圖5 母差保護電流回路更改后接線

原X311：21-24接樹柱4R76線電流，現改為樹石4R77線電流。

原X311：26-29接樹石4R77線電流，現改為樹柱4R76線電流。

現場接線更改后，將圖紙也做相應的修改。

檢修人員隨后對220 kV第2套母差保護樹石4R77線和樹柱4R76線接線進行了現場排查，回路接線正確，待樹石、樹柱間隔復役后經帶負荷試驗和差流測試，均正常。

4 防范措施及建議

500 kV變電站220 kV母線出線間隔較多，母差保護電流回路較復雜，容易出現電流回路接錯或者TA極性接錯的情況，尤其是在改擴建工程中，若不及時發現，可能會導致災難性的后果。在新間隔擴建、大型技改工作中，為確保二次電流回路正確，建議采取防范措施如下：

（1）通過一次通流整組試驗方法檢驗TA二次回路。電流回路搭接完成后，TA一次通流，可通過鉗形電流表測量、借助專用試驗插拔測量（如REB103母差保護）、讀取保護裝置采樣值等方法獲取二次電流值，可以校驗TA變比，檢查TA二次回路有無分流，檢查不同間隔電流回路有無交叉。

（2）仔細檢查母差保護閘刀位置開入量。雙母線接線的母差保護根據閘刀位置計算每段母線的差流，若閘刀位置開入錯誤，同樣會導致母差計算差流不平衡。可通過短接閘刀機構箱閘刀輔助接點或者分合閘刀（條件允許時）來檢查閘刀位置開入是否正確。

（3）加強驗收把關。在驗收過程中，仔細核對實際接線與設計圖紙是否一致，并且全程參與傳動和通流試驗。

（4）做好啟動過程中的帶負荷試驗。帶負荷試驗是檢查TA二次回路非常重要的一個環節，也是設備投運前最后一道關口，相關試驗人員務必高度重視。

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（本文編輯：陸瑩）

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

張勇（1982），男，工程師，從事繼電保護專業檢修和試驗工作。