金婷婷， 孫 遜， 周 程， 周福順， 徐旭初

(國網(wǎng)馬鞍山供電公司， 安徽 馬鞍山 243000)

0 引言

母線是變電站重要組成部分之一，是匯集電能及分配電能的關(guān)鍵設(shè)備。當(dāng)變電站母線發(fā)生故障時(shí)，如不及時(shí)切除故障，將會損壞站內(nèi)眾多電力設(shè)備，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成變電站全停甚至區(qū)域電力系統(tǒng)瓦解，因此，配置靈敏可靠的母線保護(hù)至關(guān)重要[1]。作為220 kV及以上高壓變電站的電力中樞，母線保護(hù)的異常運(yùn)行將造成故障停運(yùn)，致使變電站母線保護(hù)功能僅依賴相鄰設(shè)備帶延時(shí)段的后備保護(hù)來實(shí)現(xiàn)。

《國家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》的繼電保護(hù)部分明確規(guī)定，電流互感器CT(Current Transformer)二次繞組二次回路只允許、且必須在相關(guān)保護(hù)柜屏內(nèi)一點(diǎn)接地[2]。高壓變電站中，母線保護(hù)裝置作為CT二次回路匯聚最多的地方，因現(xiàn)場接線錯誤或電流回路虛接地造成CT二次回路兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，進(jìn)而造成母線保護(hù)異常的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重危害了變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3-6]。本文以某地區(qū)220 kV變電站中110 kV母線保護(hù)異常運(yùn)行的事故處理為例，詳細(xì)分析了CT二次回路兩點(diǎn)接地造成母線保護(hù)異常告警的原理及故障處理措施，并據(jù)此提出CT二次回路兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地的檢查方法，為高壓變電站繼電保護(hù)反事故措施應(yīng)用提供工程案例。

1 事故背景

某地區(qū)220 kV變電站的110 kV系統(tǒng)為雙母線接線方式且母線保護(hù)采用南瑞RCS915A型微機(jī)保護(hù)，110 kV部分的一次運(yùn)行電氣主接線如圖1所示。為解決該220 kV變電站#2主變漏油問題，運(yùn)行人員將#2主變高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)三側(cè)開關(guān)斷開，使#2主變由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。其中，在將#2主變中壓側(cè)802開關(guān)流變二次繞組進(jìn)行110 kV母差保護(hù)端子箱處短接SD(CT二次繞組短接端子)的操作過程中，110 kV母線差動保護(hù)裝置發(fā)出報(bào)警信號，讀取報(bào)文為“#2主變間隔刀閘位置異常”，裝置面板顯示A相大差電流0.25 A、B相大差電流0 A、C相大差電流0 A，I母A相小差電流0 A、I母B相小差電流0 A、I母C相小差電流0 A，II母A相小差電流0.25 A、II母B相小差電流0 A、II母C相小差電流0 A。

2 故障分析與處理

基于上述母線保護(hù)異常情況，技術(shù)人員對110 kV母線保護(hù)申請改信號狀態(tài)進(jìn)行處理，進(jìn)一步分析產(chǎn)生該現(xiàn)象的可能原因，可能存在四個方面的問題：(1)#2主變轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)時(shí)，開關(guān)的閘刀位置接點(diǎn)沒有可靠動作，從而產(chǎn)生計(jì)算差流；(2)南瑞RCS915 A型母線保護(hù)裝置的CPU板或MON板中采樣通道的零漂參數(shù)設(shè)置出錯，導(dǎo)致母差保護(hù)計(jì)算差流的存在；(3)南瑞RCS915 A型母線保護(hù)某一采樣通道中的輔助變流器損壞，使得差流計(jì)算存在誤差；(4)二次交流電流回路中A相確實(shí)存在0.25 A的差流。以下將依次對四類可能的故障原因進(jìn)行分析驗(yàn)證。

2.1 刀閘位置接點(diǎn)檢查

考慮該變電站110 kV采用雙母線接線方式，母線保護(hù)通過刀閘常開接點(diǎn)的狀態(tài)來判斷開關(guān)流變具體運(yùn)行于I母線還是II母線，由刀閘常閉接點(diǎn)進(jìn)行繼電器的復(fù)歸。由于母線保護(hù)發(fā)出“#2主變間隔刀閘位置異?！眻?bào)警信號，所以僅需檢查圖1所示#2主變母線連接側(cè)8021、8022閘刀的常開、常閉接點(diǎn)狀態(tài)是否可靠。經(jīng)測量，I母8021閘刀常開接點(diǎn)-108 V、常閉接點(diǎn)+113 V，II母8022閘刀常開接點(diǎn)-108 V、常閉接點(diǎn)+113 V，測量結(jié)果顯然與現(xiàn)場一次運(yùn)行方式相吻合，進(jìn)而排除了因母線8021、8022閘刀輔助接點(diǎn)不可靠造成計(jì)算差流的可能，說明是A相計(jì)算差流的存在導(dǎo)致了母線保護(hù)發(fā)出“#2主變間隔刀閘位置異?！眻?bào)警信號。

2.2 微機(jī)保護(hù)CPU板和MON板檢查

從微機(jī)保護(hù)裝置自身出發(fā)分析A相存在計(jì)算大差電流的原因，可能是由于南瑞RCS915 A型微機(jī)保護(hù)CPU板的零漂參數(shù)設(shè)置出錯造成，或MON板顯示錯誤的計(jì)算差流造成，技術(shù)人員嘗試對南瑞RCS915 A型微機(jī)保護(hù)的CPU板和MON板分別進(jìn)行了一次單獨(dú)更換和同時(shí)更換，但更換后母線保護(hù)仍顯示計(jì)算差流的存在，由此排除了因保護(hù)裝置CPU板或MON板損壞造成異常故障的可能。

2.3 微機(jī)保護(hù)采樣交流頭更換

微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部輔助變流器的質(zhì)量好壞將直接影響差流計(jì)算的結(jié)果，因此檢修人員也對其進(jìn)行了檢驗(yàn)。通過在110 kV母差保護(hù)端子箱處短接110 kV母線上所有間隔流變的二次繞組短接端子(SD)，母線保護(hù)的交流電流采樣顯示除#2主變中壓側(cè)802開關(guān)A相有0.25 A電流外，其余間隔的采樣通道均為0 A，且A相大差電流0.25 A、B相大差電流0 A、C相大差電流0 A，而I母A相小差電流0 A、I母B相小差電流0 A、I母C相小差電流0 A，II母A相小差電流0 A、II母B相小差電流0 A、II母C相小差電流0 A。與此同時(shí)，更換802開關(guān)對應(yīng)A相交流采樣通道的輔助變流器，故障現(xiàn)象仍然存在。

2.4 A相差流檢查

排除前述三種可能后，唯一最有可能的原因就是二次交流電流回路中A相確實(shí)存在0.25 A的差流。采用鉗型電流表測量110 kV系統(tǒng)所有間隔二次繞組，除#2主變中壓側(cè)802開關(guān)A相有0.25 A電流外，其余間隔的二次繞組均為0 A。圖2所示為110 kV母線保護(hù)異常時(shí)的二次繞組接線回路圖。

圖2 110 kV母線保護(hù)二次繞組接線圖

如圖2所示，所有間隔流變的電流互感器二次繞組均在110 kV母差端子箱短接。技術(shù)人員依次進(jìn)行以下操作：(1)仔細(xì)核查所有間隔交流電流回路接線均正確，不存在分流的現(xiàn)象；(2)打開圖中箭頭所指位置處的連線后，0.25 A電流消失；(3)采用鉗形電流表測量110 kV母線保護(hù)屏內(nèi)所有一點(diǎn)接地處的短接線上的零序電流，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)接地點(diǎn)與802電流回路N相之間存在0.25 A零序電流；(4)拆除室內(nèi)一點(diǎn)接地，圖中所有顯示為0.25 A的電流回路均變?yōu)? A。結(jié)合母線保護(hù)二次繞組電流回路圖，依據(jù)上述操作現(xiàn)象，可以斷定802 A相開關(guān)與室內(nèi)接地點(diǎn)之間存在兩點(diǎn)接地，這也是802 A相存在差流的直接原因。

3 電流二次回路兩點(diǎn)接地分析

斷開位于110 kV母線保護(hù)屏處802電流回路A相自保護(hù)室內(nèi)至室外的連接線，檢查保護(hù)裝置內(nèi)端子和外端的接地情況，發(fā)現(xiàn)內(nèi)端子對地電阻為∞，而外接線對地約2 Ω。如圖3所示。由此可以斷定保護(hù)室外至802 A相電流回路之間確實(shí)存在另一點(diǎn)接地。經(jīng)過技術(shù)人員進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)，室外SD電流端子處存在銅屑堆積造成單點(diǎn)接地的情況，同時(shí)測量室內(nèi)和室外兩個接地點(diǎn)的地電位差為0.46 V。故障原理如圖4所示，室內(nèi)接地點(diǎn)和室外接地點(diǎn)形成電流回路，由此造成802 A相0.25 A的差流，消除室外接地點(diǎn)后，所有保護(hù)信號復(fù)歸，母線保護(hù)恢復(fù)正常運(yùn)行。

圖3 110 kV母線保護(hù)電流二次回路兩點(diǎn)接地示意圖

圖4 110 kV母線保護(hù)802 A相差流故障原理圖

4 結(jié)語

與其他電力系統(tǒng)主設(shè)備保護(hù)相比，對于母線保護(hù)的要求更為嚴(yán)格，母線保護(hù)能否可靠運(yùn)行直接影響整個變電站乃至區(qū)域電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。220 kV及以上高壓變電站中，母線保護(hù)是二次繞組交流電流匯聚最多的地方，因電流二次回路兩點(diǎn)接地導(dǎo)致母差異常告警時(shí)有發(fā)生。本文以某220 kV變電站110 kV母線異常告警的事故處理為例，依次進(jìn)行了刀閘位置接點(diǎn)檢查、微機(jī)保護(hù)CPU板和MON板檢查、采樣交流頭更換、A相差流檢查，并基于故障檢查結(jié)果分析了母線保護(hù)計(jì)算差流的產(chǎn)生機(jī)理，進(jìn)而驗(yàn)證了本文所述CT二次繞組交流電流回路單點(diǎn)接地檢查方法與兩點(diǎn)接地故障處理方案的有效性，為繼電保護(hù)反事故措施工程應(yīng)用提供實(shí)踐參考。