張佳ZHANG Jia

（國網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司，呂梁 033000）

（State Grid Shanxi Electric Power Company Lvliang Power Supply Company，Lvliang 033000，China）

0 引言

變電站在運(yùn)行過程中，難免會受到不同外力的破壞，再加上母線自身可能存在的質(zhì)量問題、電力人員的錯誤操作和繼電保護(hù)裝置的不工作等原因，很容易造成變電站母線事故。如何及時(shí)準(zhǔn)確地找到母線故障的原因，并將故障破壞的范圍控制起來，把損失降到最低，從而保證電力系統(tǒng)整體上安全、平穩(wěn)地運(yùn)行，一直是電力工作人員迫切需要解決的問題。筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)，以某220kV 變電站母線故障后，繼電保護(hù)動作為研究對象進(jìn)行了仔細(xì)分析。

1 故障時(shí)的相關(guān)情況

當(dāng)時(shí)，該變電站所在的地區(qū)是雷雨大風(fēng)天氣，風(fēng)力十級，電力負(fù)荷11034MW。變電站5 號和4 號母線均出現(xiàn)故障，2201、2202、2210、2211、2216、2217 和2219 斷路器紛紛跳閘，導(dǎo)致220kV 母線失電。

該變電站的220kV 母聯(lián)2245 設(shè)備的引線采用上下結(jié)構(gòu)，其中4 號線在下部，5 號線在上部。該變電站母線發(fā)生故障的位置如下圖1 所示。經(jīng)分析，2245-5 隔離開關(guān)和2245 斷電器之間的引線第三節(jié)部位有放電的痕跡，2245-4 隔離開關(guān)與斷電器之間的架空引線到架構(gòu)的絕緣子串架構(gòu)一側(cè)的第三節(jié)片，因被電弧燒灼過已經(jīng)明顯發(fā)白。

圖1 變電站220kV 母線故障位置

2 變電站母線繼電保護(hù)動作

母線故障發(fā)生后，該變電站220kV 母差當(dāng)即發(fā)生保護(hù)動作，相繼跳開5 號線母線上的斷電器、母聯(lián)斷電器以及4 號母線上的斷電器。

母差保護(hù)動作發(fā)出后，母差動作停信當(dāng)即發(fā)揮作用，該220kV 線路采用了高頻閉鎖式通道，而變電站對側(cè)的線路開關(guān)也采取相應(yīng)的縱聯(lián)保護(hù)動作，將相關(guān)的線路斷電器跳開。其中因原來的三相電跳閘，一部分線路縱聯(lián)保護(hù)的單重方式?jīng)]有重合，而其他各條線路縱聯(lián)保護(hù)因單相跳閘反而重合成功。通過RCS-915 母線保護(hù)當(dāng)發(fā)生故障時(shí)的波形圖（2）分析：

圖2

從圖2 看出，5 號母線差流消失到4 號母線插柳波形出現(xiàn)是一個無縫連接的過程，并且這個連接點(diǎn)正好在2245 斷電器電流消失的時(shí)候出現(xiàn)了。而兩條母線電壓波形將接地的連續(xù)性故障表現(xiàn)出來，由于這種轉(zhuǎn)換性故障的相繼出現(xiàn)，對于電力系統(tǒng)來說非常少見，所以該線路對側(cè)縱聯(lián)保護(hù)動作具有一定的特殊性，進(jìn)行研究也有一定的代表性。

在變電站4 號母差保護(hù)動作發(fā)生后，大約140ms 時(shí)除了2211 斷路器以外的其他斷路器都跳開了，而非故障相電流IV和IW都變成了零，但是由于2211 斷路器沒有跳開，母線的故障仍然沒有解決，IU還是發(fā)生了故障的電流，當(dāng)IV和IW消失后仍然存有10ms，跳開的2211 斷路器，形成三相跳閘的局面。

3 母線故障發(fā)生的原因

當(dāng)5 號線發(fā)生接地故障后，母差保護(hù)在10.7ms 后開始發(fā)生動作，大約到50ms 時(shí)5 號線上的每個斷電器都跳開了，到70ms 的時(shí)候，母聯(lián)斷電器跳開了同時(shí)5 號母線出現(xiàn)失壓的情況。接著4 號母線出現(xiàn)接地故障，母差保護(hù)在104.7ms 的時(shí)候會再次發(fā)生動作，到148.7ms 的時(shí)候會跳開4 號母線上的斷電器，導(dǎo)致4 號母線失壓，是故障點(diǎn)完全被隔離，其故障的錄波圖如圖3，而故障電氣位置如圖4。

圖3 母線故障錄波圖

圖4 母線故障電氣位置

由圖4 看出，第1 故障點(diǎn)的弧光順風(fēng)由西向東延伸，涵蓋了2245-4隔離開關(guān)與斷電器之間的架空引線直到架構(gòu)絕緣子串所在的區(qū)域，還電離了周圍的空氣。當(dāng)?shù)?故障點(diǎn)被清除之前，該絕緣子串不會被擊穿，而U 相對地電壓暫時(shí)為零，在母聯(lián)2245 斷電器選擇跳開的時(shí)候，U 相對地電壓開始升高，并且這時(shí)第1 故障點(diǎn)形成的弧光還沒有消失，也沒有回復(fù)對空氣的絕緣作用，4 號母線的引線絕緣子串覆蓋的區(qū)域開始放電，造成了第二個故障點(diǎn)。

4 對母線保護(hù)動作的行為分析

該變電站的5 號母線出現(xiàn)接地故障時(shí)，母差保護(hù)動作大約在50ms 跳開5 號母線上的開關(guān)，在70ms 的時(shí)候跳開母聯(lián)2245 開關(guān)，用以切除母線上的故障，與此同時(shí)，故障轉(zhuǎn)移到4 號母線，這是母差保護(hù)再次啟動，并在140ms將4 號母線上的開關(guān)跳開。

在本次母線相繼故障的過程中，該變電站的母線保護(hù)裝置，快速有效地清除了障礙，而母差在故障中的兩次正確動作，不僅保證了變電站電力設(shè)備的安全，同時(shí)也保證了電力系統(tǒng)的安全。

除了母線保護(hù)動作對故障進(jìn)行清除之外，人工方面的因素也同樣重要。應(yīng)該成立專門檢查組，分別對設(shè)備進(jìn)行檢修，研究并及時(shí)更換故障母線，避免選用穩(wěn)定性不佳的、以次充好的線路。同時(shí)，及時(shí)對母線繼電裝置進(jìn)行調(diào)試，確保合格率達(dá)標(biāo)，以確保整個電網(wǎng)正常運(yùn)行。

5 結(jié)束語

隨著科技的進(jìn)步，繼電保護(hù)的速度、靈敏度、準(zhǔn)確可靠性越來越高，為我國現(xiàn)階段的變電站建設(shè)提供了必要的保證。而變電站母線相繼故障的問題，也通過繼電保護(hù)動作得到了較好地解決。其中有些變電站母聯(lián)間隔的引線采用上下結(jié)構(gòu)的方式，使得風(fēng)偏放電造成雙母線接連故障。然而通過母差動作停信回路的作用，對側(cè)線路開關(guān)保護(hù)都能夠采取正確的動作，但是具體的保護(hù)動作還要根據(jù)各個原理的不同特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況來開展。

[1]陳中.淺析某220kV 變電站母線相繼故障的繼電保護(hù)動作[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2011(27).

[2]陶陽.220kV 變電站母線故障繼電保護(hù)裝置動作分析[J].電子世界,2014(6).

[3]章釗.220kV 變電站雙母線接線和主變投運(yùn)程序及保護(hù)動作情況分析[J].科技與生活,2011(1).