冯 顺 曲 欣 王 毅 葛琳朝 陈思思



某变电站500kV母线保护TA断线保护闭锁分析

冯 顺 曲 欣 王 毅 葛琳朝 陈思思

（国网河南省电力公司检修公司, 郑州 450000）

某3/2主接线的500kV变电站母线保护报出5053断路器支路TA断线导致母线保护闭锁，检查发现5053断路器支路三相电流不平衡，导致其零序电流满足母线保护TA断线逻辑判据。现场主回路直阻测量发现，5053断路器支路A相主回路隔离开关接触电阻偏大，致使5053断路器支路三相主回路电阻不平衡，最终导致在3/2系统内产生零序环流。通过Simulink建模对5053断路器支路三相主回路电阻不平衡在3/2系统内产生的零序环流进行仿真验证，并提醒相关人员在检修试验时要注意对比支路三相电阻的不平衡偏差。

母线保护；TA断线；仿真；零序电流；不平衡；3/2接线

500kV母线保护是保证500kV母线安全、稳定运行的重要系统设备，它的正常运行对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。因此，对于500kV母线保护的告警闭锁的分析具有重要的意义。

某500kV变电站采用3/2电气主接线，500kV Ⅱ母第一套母线保护采用南瑞继保RCS-915E装置。2016年11月10日RCS-915E母线保护报出5033断路器支路TA断线告警，装置闭锁。本文对母线保护TA断线告警的原因进行分析，并对TA断线告警原因进行Simulink建模仿真验证，最后对告警原因提出相应处理措施。

1 TA断线告警过程

TA断线告警前检修A线路准备由检修状态转为运行状态。如图1所示5052、5053断路器操作处于热备用状态，50531、50532隔离开关处于合位。合上5053断路器时，Ⅱ母线保护采样正常，无告警信号。当运行人员同期合上5052断路器时，A线路转为正常运行状态后，Ⅱ母线保护报出5033断路器支路TA断线告警，装置闭锁。

图1 第五串主接线

2 TA断线告警原因分析

2.1 RCS-915E母线保护TA断线告警原理

南瑞继保RCS-915E母线保护装置TA断线告警逻辑判断如下：

1）任一支路满足下如下公式

延时5s发该支路TA异常报警信号，式中30、max、n分别为该TA所在支路的零序电流二次值、二次相电流的最大值和二次额定电流。

2）差流大于TA断线整定值，延时5s发TA断线报警信号。

3）TA断线闭锁母差保护。

2.2 现场检查情况分析

现场对RCS-915E母线保护TA断线告警支路5033CT二次回路进行检查，CT二次回路正常。查看RCS-915E保护装置TA断线告警期间采样，各支路采样见表1。

表1 母线保护各支路采样数据

注：TA变比为4000/1，二次额定值为1A。

从母线保护采样中可以看出，5053支路零序电流也较大，采样数据满足式（1）TA断线判据，现场带负荷测试数据和装置采样数据一致，因此排除装置采样问题。

现场查看5053断路器所带线路A线路采样数据见表2。从表中数据可以看出，A线路合流采样零序电流为0A，而表1数据中显示5053断路器零序电流为0.06A，因此5053断路器零序电流并非线路电流产生的零序电流。

表2 A线路电流采样数据

结合表1、表2数据分析，可以得出造成TA断线告警的直接原因是，5053支路的三相电流不平衡导致零序电流过大，满足RCS-915E母线保护TA断线判据。

3 5053支路三相电流不平衡原因分析

3.1 支路分流理论分析

首先来分析如图2所示的简单电路，1、2分别为支路主回路电阻值，根据电阻分流原理支路电流1、2和合流的大小关系如式（2）、式（3）所示，支路电流的大小和支路电阻大小有关。因此当支路三相不平衡时，支路三相电流的大小就会不同。

（3）

图2 电阻分流电路图

3.2 5053支路电流不平衡分析

如图3所示，由支路分流理论可知，若5053支路三相隔离开关接触电阻不平衡，则会导致5053支路三相主回路电阻不平衡，最终会造成致支路三相电流不平衡，在3/2主接线系统内产生一个不平衡的零序环流。由表1数据可知，5053支路A相支路电流几乎为0，因此初步判断5053A相支路主回路电阻偏大。

图3 零序环流简要示意图

在初步找出原因后，检修人员对5053支路停电进行回路电阻测试，检查发现50531隔离刀闸A相动静触头接触电阻阻值偏大。直阻测试试验数据见表3。

表3 50532隔离刀闸接触电阻

在对50532隔离刀闸动静触头处理后，隔离刀闸三相接触电阻基本恢复正常平衡状态，重新对A线路送电后，Ⅱ母母线保护5053支路电路基本恢复平衡，母线保护TA断线告警未再次报出。

4 Simulink仿真验证

为了验证3/2接线的系统中合环运行时支路三相主回路电阻不平衡会在3/2区域内产生零序环流，本文建立了Simulink仿真模型，如图4所示。模型中建立了简单的3串完整串6条线路的3/2系统。其中线路电流采用理想三相对称电流源，各线路中无零序电流。在正常运行时，各断路器均处于合闸位置，各断路器支路电阻（包括断路器、两侧隔离刀闸及引线的总接触电阻阻值）基本平衡，假设正常运行时各断路器支路阻值为理想400mW，不平衡支路5053支路A相支路阻值为4000mW，下面对同期合上5052断路器前后分别进行仿真分析。

当5052断路器合闸前，线路只带5053断路器支路运行，线路中无零序电流，定性分析可知3/2系统中不会产生零序电流。5053支路三相电流及Ⅱ母侧5033、5043、5053支路零序电流波形如图5、图6所示。从波形中可以看出5053支路三相电流平衡，3/2系统内无零序环流。

在5052同期合闸后，线路带5053、5052断路器同时运行时，5053支路三相电流及Ⅱ母侧5033、5043、5053支路零序电流波形分别如图7、图8所示。从波形中可看出，鉴于5053支路三相不平衡，5053支路三相电流不平衡，产生零序环流，产生的零序环流在3/2系统的三串中均存在。

5 结论

在3/2接线方式的变电站中，某一断路器支路三相主回路接触电阻不平衡会导致3/2区域内零序环流的产生，可能出现保护异常、故障录波频繁起动等异常现象。且当断路器边中开关合环运行时，由于电阻分流原理，接触电阻过大也不会产生发热问题，只有当线路仅带单断路器运行时，红外测温才会发现接触电阻过大发热问题，因此当设备停电检修时，主回路接触电阻测量不仅回路阻值大小要满足规程要求，而且更要对比三相主回路电阻大小的不平衡偏差。另外应注意的是，当二次设备出现异常告警时，不要仅仅局限在二次设备上查找原因，还要结合一二次设备进行综合分析。

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The Analysis on 500kV Bus-differential Protection Latch of a Substation because of TA Break

Feng Shun Qu Xin Wang Yi Ge Linzhao Chen Sisi

(State Gird He’nan Electric Power Conporation Maintenance Company Operation, Zhengzhou 450000)

The bus-differential protection of a 500kV 3/2 connection substation reported 5053 circuit breaker branch TA break, check found to be due to 5053 circuit breaker branch three-phase current imbalance caused by the zero sequence current to meet the bus protection TA off Line logic criterion. The main circuit of the 5053 circuit breaker branch circuit A-phase main circuit isolation switch contact resistance is too large, resulting in 5053 circuit breaker three-phase main circuit resistance imbalance, resulting in the 3/2 system zero sequence circulation. The simulation of the zero sequence circulation generated by 3/2 system of 3-phase main circuit resistance imbalance of 5053 circuit breaker is simulated by Simulink model. It is also reminded to pay attention to the unbalance of the three-phase resistance in the maintenance test deviation.

bus-differential protection; TA break; simulink; zero-sequence current; unbalance; 3/2 connection

冯 顺（1989-），男，本科，助理工程师，从事电力系统继电保护维护工作。