杜浩良，黃 健

（金華電業(yè)局，浙江 金華 321017）

某日凌晨1點57分，某220 kV變電站220 kV線路乙受雷擊（11、12桿塔）造成A相接地故障，60 ms時線路兩側雙高頻保護快速動作切除故障，但變電站甲側220 kV線路乙A相開關跳開160 ms后再次受雷擊（即220 ms時），后加速保護再次動作跳開B、C相，310 ms時刻乙線開關三跳。但由于開關A相并未斷弧，故障電流持續(xù)存在，465 ms時刻母線失靈保護動作，526 ms時刻220 kV母聯(lián)開關變跳位。第二次故障后220 ms故障發(fā)展到B相開關（即440 ms時），493 ms時刻220 kV母線差動保護B相動作，切除220 kV正母上所有開關（線路丙、線路庚、線路乙、1號主變220 kV開關）；變電站庚側線路庚開關跳閘，整個故障持續(xù)約530 ms[1，2]。

1 故障前系統(tǒng)運行方式

某220 kV變電站甲220 kV系統(tǒng)的運行方式如圖1所示，線路庚、線路乙、線路丙、1號主變220 kV開關接220 kV正母運行，線路丁、線路戊、線路己、2號主變220 kV開關接220 kV副母運行，220 kV母聯(lián)開關運行,220 kV旁路接副母運行。其中線路丙對側變電站丙的開關熱備用，并在丙變電站側配置有220 kV備用電源自投裝置；線路己在變電站甲側開關熱備用、變電站己側開關運行。

某220 kV變電站甲220 kV母線差動保護配置：深圳南瑞B(yǎng)P-2B；220 kV線路庚兩側保護配置：第一套為國電南自PSL602GA （高頻允許式保護），第二套為南瑞繼保RCS931A（光纖縱差保護），開關失靈保護及重合閘為國電南自PSL603；220 kV線路乙兩側保護配置：第一套為北京四方公司CSL101A，第二套為南瑞繼保RCS901A，均為閉鎖式高頻保護，開關失靈保護及重合閘為北京四方CSI101A；220 kV線路丙兩側保護配置：第一套為北京四方公司CSL101A，第二套為南瑞繼保RCS901A，均為閉鎖式高頻保護，開關失靈保護及重合閘為CSI101A。丙變電站的220 kV備用電源自投裝置為南瑞繼保RCS9651C。

2 故障發(fā)展過程

從發(fā)生故障到故障點被隔離，持續(xù)時間共為530 ms，根據(jù)故障發(fā)展情況大致共可分為3個階段。

（1）線路乙第一次故障

如圖 2、3所示，0 ms時線路乙線受雷擊（11、12桿塔）造成A相接地故障，14 ms時第二套高頻保護（RCS-901A）動作出口，24 ms時第一套高頻保護（CSL101A）動作出口，26 ms時操作箱“跳 A”出口，60 ms時線路乙開關A相變位，隔離故障點，故障電流消失。

（2）線路乙線第二次故障

220 ms時，線路乙第一次故障切除160 ms后再次遭受雷擊，260 ms時第二套高頻保護動作后加速三跳，273 ms時操作箱“跳 B”、”跳 C”出口，310 ms時開關B、C兩相變位。而第一套高頻保護未動作，原因是CSL-101A保護邏輯在判定故障相開關跳開經(jīng)固定400 ms延時，才開放后加速保護，故在本次故障情況下CSL-101A的后加速保護來不及動作。

某220 kV變電站甲220 kV乙線A相開關跳開后重燃，引起某220 kV變電站甲側線路乙A相開關擊穿，開關受損情況如圖4、5所示。

圖4 線路乙開關A相受損情況

圖5 線路乙開關A相受損情況

（3）線路乙線第三次故障

440 ms時刻，某220 kV變電站甲220 kV乙線A相開關重燃后220 ms，故障發(fā)展到B相開關，開關受損情況如圖6、7所示，造成某220 kV變電站甲220 kV線路乙第一套高頻保護（CSL101A）后加速動作，476 ms時“跳 A”、“跳 B”、“跳 C”、“三跳”、“永跳”出口跳閘（第二套保護在之前已經(jīng)后加速出口跳閘）。

圖6 線路乙B相斷口下部受損情況

圖7 線路乙B相斷口上部受損情況

3 母線失靈保護動作分析

線路乙開關失靈保護CSI101A過流元件定值2 A；母線失靈保護定值：復壓閉鎖低電壓65 V、零序電壓6 V、負序電壓5 V；失靈保護出口短延時0.2 s（跳220 kV母聯(lián)開關），失靈保護出口長延時0.4 s（跳同一母線上所有出線開關）。

220 ms時第二次故障開始到530 ms時故障結束，A相故障電流持續(xù)存在310 ms。如圖8所示，線路乙的失靈保護裝置（CSI101A）過流元件一直動作,故障電流保持在40 A左右，接點LJ動作不返回，第一套線路保護CSL101A的動作元件1TJ動作不返回、第二套線路保護RCS901A的動作元件2TJ，線路保護動作啟動母線差動失靈保護回路導通。220 kV母線零序電壓最小值達到41 V，遠遠大于零序電壓的6V定值，開放失靈保護復壓閉鎖，經(jīng)延時240 ms（即465 ms）失靈保護動作如圖 12所示，跳開220 kV母聯(lián)開關，485 ms時母聯(lián)開關跳閘出口、526 ms母聯(lián)開關跳閘變位，如圖9所示。

220 kV母聯(lián)開關跳開后，再等待200 ms延時母線失靈保護跳開本母線上所有出線開關 （在延時到達之前，母線差動保護已經(jīng)動作跳開本母線所有開關，因此母線失靈保護第二時限未動作跳閘）。

4 母線差動保護動作分析

母線差動保護整定值如下：差動電流門檻高值為4 A、低值為3 A，復式比例系數(shù)高值為2、低值為1，復壓閉鎖低電壓65V、零序電壓6V、負序電壓5V。

第二次故障開始，220 kV母線零序電壓達到41V，遠遠大于零序電壓定值6 V，開放母線差動保護復壓閉鎖；A相差流達到31 A、B相差流達到42 A，遠高于母線差動保護差動電流門檻高值。如圖12所示，493 ms時刻220kV正母線B相差動保護延時50 ms動作，90 ms后切除正母上所有開關。如圖10、11所示，540 ms時線路庚開關三相跳開、545 ms時1號主變220 kV開關跳閘、551 ms時線路丙開關三相跳開。

465 ms時刻母線失靈保護動作、493 ms時刻母線差動保護動作，分別調(diào)取460 ms、480 ms時刻各間隔的二次錄波電流進行分析 （各間隔的TA變比相同），1號主變、2號主變電流為負荷電流，相對于故障電流很小，計算時忽略1號主變、2號主變220 kV側負荷電流；線路丙變電站丙側開關熱備用，線路己開關熱備用，無負荷電流，當然在系統(tǒng)故障時不提供短路電流；變電站甲側線路乙開關三跳后，但由于開關A、B相未能斷弧，繼續(xù)往線路上的故障點注入短路電流，因此線路乙的電流為負值（流出電流），其余間隔都往故障點提供短路電流，因此電流為正值（流入電流）。460 ms時刻各間隔的二次電流如表1所示，480 ms時刻各間隔的二次電流如表2所示。

BP-2B型母線差動保護的動作判據(jù)為：

（1）差動電流 Id＞ Idset；

（2）差動電流 Id＞ Kr×（Ir－Id）。

同時滿足上述2個條件時開放母線差動保護。

表1 460 ms時刻220 kV正母出線電流值

表2 480 ms時刻220 kV正母出線電流值

5 母線差動保護A相不動作分析

雙母線接線的母線差動保護使用大差比率差動元件作為區(qū)內(nèi)故障判別元件，使用小差比率差動元件作為故障母線選擇元件。即由大差比率元件是否動作，區(qū)分母線區(qū)外故障與區(qū)內(nèi)故障；當大差比率元件動作時，由小差比率元件是否動作決定故障發(fā)生在哪一段母線。當母聯(lián)開關處于合位時（母線并列運行），大差比率制動系數(shù)與小差比率制動系數(shù)相同，采用復式比率系數(shù)高值；當母聯(lián)處于分位時（母線分列運行），大差比率差動元件自動轉用比率制動系數(shù)低值。

從表1、表2可知，各間隔二次電流有效值非常接近，下面以表2數(shù)據(jù)分析母線差動保護的動作情況，由表2可知。

A相大差制動電流為：

A相Ⅰ母小差制動電流為：

220 kV母聯(lián)開關的TA極性朝向220 kV副母，計入小差電流時取負值，線路乙電流為吸出電流，A相Ⅰ母小差動作電流：

母線差動保護的復式比例系數(shù)高值為2，220 kV母聯(lián)開關跳開前大差比率制動系數(shù)采用高值。此時 Kr×（Ir-Id）=2×（85-31）＝108 A， 遠大于 A 相大差動作電流31 A,不滿足動作條件Id＞Kr×（Ir-Id），僅僅滿足條件Id＞Idset，正母線差動保護A相處于非動作區(qū)，故A相大差復式比率差動保護、小差復式比率差動保護均未動作；當然故障分量復式比率差動保護也未動作。

220 kV母聯(lián)開關跳開后，母線差動保護中的大差比率制動系數(shù)采用低值。465 ms時刻母線失靈保護動作、493 ms時刻母線差動保護動作、526 ms母聯(lián)開關跳閘變位，實際上在本次故障中復式比例低值系數(shù)未用于計算。

6 母線差動保護B相動作分析

B相大差動作電流為：

B相大差制動電流為：

B相Ⅰ母小差制動電流為：

母聯(lián)開關跳開前取用復式比例系數(shù)高值2，此時 Kr×（Ir-Id）=2×（57.2-42.2）＝30， 小于 B 相大差動作電流42.2 A，因此B相差動保護動作跳開正母線所有開關。

B相Ⅰ母小差動作電流為：

7 相關變電站保護裝置動作分析

7.1 變電站庚線路庚開關跳閘分析

線路乙線第一次故障時，變電站庚線路庚線路第一套主保護（高頻允許式PSL602GA）判斷為正方向故障，保護一直起訊至某220 kV變電站甲220 kV線路乙開關A相跳開停訊（70 ms時刻），期間沒有收到對側的允許跳閘信號，故線路庚保護未跳閘；線路乙第二次故障時，該保護又持續(xù)起訊，某220 kV變電站甲220 kV母線差動保護動作啟動遠跳回路，第一套高頻允許式保護、第二套為光纖縱差保護（RCS931A）收到允許跳閘信號，510 ms時發(fā)跳A、跳B、跳C、永跳令，開關三跳不重合。

7.2變電站丙220 kV備自投裝置告警分析

正常運行方式，線路丙對側開關熱備用，某220 kV變電站甲220 kV母線差動保護動作跳開正母所有開關后，變電站丙線路丙線路失壓，220 kV備自投裝置檢測到線路失壓，瞬時放電發(fā)裝置告警信號。

8 結束語

綜上所述，本次故障是由于線路乙連續(xù)兩次遭受雷擊，引起線路乙開關A、B相絕緣擊穿，雖然開關跳開，但不能滅弧，短路電流持續(xù)存在，導致母線差動保護、母線失靈保護、線路庚對側變電站保護動作跳閘。

因此，某220 kV變電站甲220 kV線路乙兩側保護、220 kV母線差動保護、母線失靈保護動作正確；變電站庚線路庚保護動作正確；變電站丙的220 kV備自投裝置告警屬于正?，F(xiàn)象。

[1]國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算[M].北京：中國電力出版社，1990.