幾起母線差動保護誤動作的情況分析

杜兆慧

摘 要：華陽礦區電網變電站母線差動保護在運行過程中由于天氣、設備、人員等原因造成的多起系統停電事故，給煤礦供電系統的安全穩定運行帶來了較大影響。為杜絕同類事故發生，吸取事故教訓，提升煤礦安全供電的可靠性，結合母線差動保護原理對事故發生的經過、原因以及造成的影響進行了詳細分析，對近年來發生的母線差動保護跳閘事故進行了統計整理，總結出相應預防事故的方法，并提出改進措施，對今后華陽礦區電網的安全穩定運行意義重大。

關鍵詞：華陽礦區電網;母線差動保護;誤動作;措施

0 引言

近年來，華陽礦區電網規模不斷擴大，供電網絡逐年拓展，已形成一個規模龐大、結構復雜的電力系統。其輸送容量也不斷增大，系統停電事故對電網、設備、人身的安全威脅性更是逐步加劇，由此停電事故造成的損失也越來越嚴重。各發、變、供電單位需警惕惡性事故的發生，認識到供電安全工作的重要性、緊迫性。

華陽礦區電網系統內部各區域供電電源都是僅來自礦站的唯一供電電源，一礦區域、二礦老區、三礦區域、新景礦區域、五礦區域，各區域的系統電源均取自礦站35 kV雙母線，供電線路多達13條，其中各礦站室和區域之間還存在相互交叉的情況，而且多是串連型供電模式，一旦上級站室發生誤操作或設備事故，下級或下幾級站將全部失電，存在電網穩定性差、主樞紐站供電安全性低等問題。

母線差動保護作為變電站母線的重要保護，發生事故的概率相對較低，但母線作為重要樞紐站負荷分配的中心，故障所帶來的影響和破壞力又是巨大的，因此，母線設備及保護的安全穩定運行對系統持續發、供電具有非常重要的意義。同樣，母線差動保護動作跳閘事故也會影響到整個供電系統的安全穩定運行，因此，母線差動保護的安全運行在一定程度上是提升煤礦供電安全性的關鍵環節。

母差保護能快速有效隔離故障母線，確保非故障母線安全穩定運行，有效提升變電站供電可靠性。隨著GIS封閉式組合電器廣泛應用于供電系統，配備相應的母線差動保護就顯得勢在必行，但是，連續發生的幾起母線差動保護跳閘事故，給華陽礦區電網的安全穩定運行帶來了巨大挑戰，針對這些問題，筆者運用實踐所學經驗，結合理論知識，對所發生的問題進行了分析，希望能提前預防事故發生，有效保證電網的安全穩定運行。

1 母線差動保護誤動作及原因分析

1.1? ? 二次回路絕緣下降導致母線差動保護誤動作

（1）事故經過描述。2016年7月19日，陽泉地區大范圍高強度降雨達22 h，由普通的Ⅳ級藍色預警變更為Ⅱ級暴雨橙色預警，最后變更為Ⅰ級紅色預警。突然礦站110 kV母線差動保護動作，全站停電，由于礦站110 kV母線使用絕緣性能較好、滅弧能力強、介電強度高的SF6介質，使用母線、開關、刀閘、互感器有機組合成一體的氣體絕緣全封閉GIS配電裝置，大雨對母線內設備的影響微乎其微，母線內部設備絕緣下降的可能性很小，基本上可排除一次設備故障。事故后發現現場模擬屏上礦站2#主變114-2刀閘及114-1刀閘事故時刻發生了變位狀況，但實際并沒有進行操作，站內后臺系統及保護測控裝置均沒有操作記錄。綜合以上原因，判定現場沒有對兩個刀閘進行相關操作，是礦站110 kV系統2#主變刀閘GIS設備機構發生誤動作。

（2）事故造成的影響。本次事故造成集團公司電網大面積停電，華陽集團礦區電網35 kV降配電室所屬28個降壓站全部停電，導致本部所有區域礦井、電廠、醫院等重要用戶全部停電，時間長達20 min，坑下全部撤人，損失巨大，嚴重影響了集團公司本部所有礦井及地面單位的安全生產，屬于重大安全停電事故。

（3）事故原因分析。事故后和廠家對2#主變114-2DS刀閘的分合聯鎖機構進行排查時，發現114-3DS刀閘機構箱進水，通過現場測量發現114-3DS刀閘與114-2DS刀閘聯鎖接點16與電源接點17短路，控制線絕緣為0.3 MΩ，導致刀閘回路導通，使刀閘誤分。事故后和廠家對2#主變114-1DS刀閘的分合聯鎖機構進行排查時，通過現場測量發現114-3DS刀閘與114-1DS刀閘聯鎖接點30與電源接點17短路，控制線絕緣為0 MΩ，導致114-1DS刀閘回路導通，使刀閘誤合。綜合以上兩點原因，判定礦站110 kV系統2#主變114-2和114-1刀閘GIS設備機構發生誤動作，所以這兩個故障點是礦站110 kV母線Ⅱ母小差、大差差動保護動作的根本原因，也是造成兩次跳閘事故的誘因。母線帶負荷拉合隔離開關是導致母線大差保護動作的主要原因。

1.2? ? 二次接線未接入裝置引起母線差動保護誤動作

（1）事故經過描述。本次事故有3個故障點：北頭嘴站北吳1#線308開關C相電流互感器，礦站342開關C相穿墻套管，馨瑞家園站母聯300開關A相電流互感器。整個事故分為3個階段：第一個階段是北吳2#線路遭受雷擊造成差動保護跳閘，同時雷電波入侵北頭嘴站造成礦北雙線進線開關電流Ⅱ段保護跳閘，308開關C相電流互感器被擊穿;7 min后第二個階段，是馨瑞站300開關電流互感器爆炸引發礦馨線速斷保護動作，同時礦站35 kV Ⅰ段母差保護動作跳閘，1 min后，礦劉2#線C相支柱瓷瓶絕緣下降系統C相接地，引起線路AC相短路，差動保護動作跳閘;21 min后第三個階段，礦北2#線312開關電流Ⅱ段保護跳閘，北頭嘴站斷開308開關，系統C相接地消失。

（2）事故造成的影響。本次事故造成集團公司電網大面積停電，華陽集團礦區電網10個降壓站停電，影響到2個主要區域礦井全部停電，3個主要區域礦井單回路供電，內部電網3個電廠全部停電，時間長達10 min，嚴重影響了各礦的安全生產，屬于重大安全停電事故。

（3）事故原因分析。雷雨天氣導致礦站35 kV母線差動保護動作，事故后對變電站35 kV Ⅰ段母線設備進行全面排查，對相應母線段進行耐壓試驗，沒有發現損壞及放電痕跡，通過調取現場開關變位，發現礦站35 kV一回出線礦馨線路發生了跳閘，但故障點并不在母差保護動作范圍內，對發生跳閘的開關進行了全面檢查，設備正常，35 kV Ⅰ段母線送電后正常，一次設備正常。對35 kV母差保護二次回路進行全面檢查，并調取母差保護裝置故障錄波圖及現場接線圖，發現母差保護動作主要原因是礦站礦馨線路二次電流回路沒有接入礦站35 kV母差保護裝置，結合母差保護原理，在礦馨1#線路發生A、B相短路時，礦站35 kV Ⅰ段母線母差保護裝置內部流入和流出的故障電流不平衡，母線大差比率差動判別為母線區內故障，造成礦站35 kV母差保護Ⅰ段母線出現差流，這是礦站35 kV Ⅰ段母線差動保護動作跳閘的主要原因。