曾云林

【摘 要】本文介绍某电厂检修人员敷设测试线进行主变电度表二次压降测试过程中，因测试线摆动导致升压站220kV母线通过测试线对网控室窗台放电，造成母线接地故障。结合事故现场检查结果、保护动作情况和RCS-915AS型、WMH-800型母线保护装置技术说明书，对事故发生的原因、母线保护装置、保护动作过程等进行了分析，针对此次事故提出了改进意见，提高了设备可靠性。

【关键词】母线保护；差动保护；死区保护；失灵保护；保护双重化

电厂升压站母线是电力系统中至关重要的单元之一，当电力系统母线发生故障时，保护装置必须快速、正确动作切除故障，否则将导致系统振荡，甚至造成大面积停电。因此，配置技术成熟、动作可靠的母线保护装置是非常重要的。本文介绍的电厂升压站母线保护采用双重化的标准，主一保护采用南瑞继保RCS-915AS型保护装置，主二保护采用许继电气WMH-800型保护装置，可以为电厂升压站提供有效的保护。

1.故障前运行方式

某电厂220kV母线采用双母线双分段的接线方式，故障前运行方式如图1所示，220kV母线1M、2M、5M、6M母线合环运行，珠乌乙线、#1变高、#1启备变运行于1M母线，珠鱼乙线、#2变高运行于2M母线，珠鱼甲线、#3变高运行于5M母线，珠乌甲线、#2启备变、#4变高运行于6M母线。

2.故障经过

2018年4月28日10时33分58秒764毫秒，220kV 5M、6M母线主一和主二保护差动动作跳5M母线运行开关：珠鱼甲线2310开关，#3变高2203开关，母联2056开关及分段2015开关，120毫秒后220kV 1M、2M母线主二保护差动动作跳1M母线运行开关：珠乌乙线4237开关、#1变高2201开关、#1启备变2211开关，母联2012开关，220kV 1M、5M母线全停故障隔离。

3.母線保护动作情况分析

3.1母线保护动作时序图

3.2 220kV 1M、2M，5M、6M母线保护动作分析

（1）220kV 1M、2M，5M、6M母线保护配置及保护元件主要参数：

220kV 1M、2M，5M、6M母线保护配置相同，主一保护采用南瑞继保RCS-915AS型保护装置，2006年12月投运，保护元件主要参数：大差电流（6A）、小差电流（5.4A）、母联失灵定值（0.8A/0.2s）；主二保护采用许继电气WMH-800型保护装置，2007年12月投运，保护元件主要参数：大差电流（7.5A）、小差电流（6.7A）、母联失灵定值（0.8A/0.2s）；分段开关采用单侧装设电流互感器形式，存在分段死区问题，分段死区故障由死区保护或分段失灵保护切除。

（2）220kV 1M、2M，5M、6M母线差动保护介绍

①母差保护启动元件

a）电压工频变化量元件判断依据：

其中：△U为相电压工频变化量瞬时值；0.05Un为固定门坎；△Ut是浮动门坎。

b）母差保护差流元件判断依据：

其中：Id为大差相电流；Icdzd为差动电流启动定值。电压工频变化量元件或母差保护差流元件启动后展宽500ms。

②比率差动元件

比率差动元件动作判断依据：

其中：Icdzd为差动电流启动定值，|Ij|为第j个连接元件的电流，m为连接元件个数，K为比率制动系数。其动作特性曲线如图3所示：若母联开关和分段开关都在合位时，故障母线的小差会有电流流出，若此时大差制动系数K=0.5的比率差动动作，则跳母联开关（单母方式运行时跳分段开关）将母线解环，小差制动系数仍取高值K=0.65。

③220kV 1M、2M，5M、6M母线保护动作情况

1M、2M大差电流计算（220kV 1M、2M母线保护装置录得数据：Id=1.31A，Icdzd=6A或7.5A）：

≯ 不成立，1M、2M母差保护不动作

220kV 5M、6M母线保护装置录得数据：5M、6M母线A相电压跌落至4V，大差A相差流、5M母线A相差流达到36kA（二次值72.27A），即：Id=Ir=72.27A，Icdzd=6A或7.5A，K*Ir=0.5*72.27=36.135A，Icdzd1=Icdzd2=5.4A或6.7A，Id1=Ir1=72.27A，K*Ir1=0.65*72.27=46.97A，Id2=0A。

成立，5M母差保护动作

≯ 不成立，6M母差保护不动作

注：电流流向母线的方向为正，电流由6M母线流向5M母线为正，Id为差动电流，K为比例制动系数，Ir为制动电流，Icdzd为差动电流启动值。

根据上述计算推理可以判断出220kV 5M母线发生区内A相故障，220kV 5M、6M母线主一、主二差动保护应该动作跳5M母线运行开关（2203、2310、2015、2056）；对于220kV 1M、2M母线属于区外故障，差动保护可靠不动作；理论与实际动作情况相符。

查看母线保护装置数据显示：当5M母线与系统隔离后，大差A相差流、5M母线A相差流未消失，幅值略有减小，证明故障并未隔离，可以判断母线在220kV分段开关2015与2015电流互感器之间发生A相死区故障。由于220kV 1M、2M母线主一保护未配置分段死区逻辑，分段死区故障仅能通过分段失灵功能切除故障，因此主一保护装置应该启动分段2015失灵保护。分段失灵逻辑如图4：分段失灵控制字投入，分段失灵接点开入起动后，如果分段电流仍然大于母联失灵电流定值（0.8A），保护经相应母线电压闭锁开放后延时Tmsl（0.2s）切除相应母线上所有运行开关，延时Tmslfd切除母联开关。电厂220kV 1M、2M母线主一、主二保护动作报告显示：23ms分段失灵启动，170ms 220kV 1M母线与系统隔离，故障消失，不满足启动条件，故分段失灵保护可靠不动作。

220kV 1M、2M母线主二保护配置了分段死区逻辑，对于母联、分段开关单侧装设电流互感器的情况其逻辑为：母联、分段开关引入开关TWJ（跳闸位置继电器），识别到TWJ变位经50ms延时封对应的开关电流互感器。查看母线保护动作报告显示220kV 5M、6M母线保护正确动作后，55ms分段开关2015跳开，220kV 1M、2M母线主二保护分段死区保护启动，经50ms延时封分段开关2015电流互感器，123ms母差保护满足动作条件，保护动作跳220kV 1M母线运行开关（4237、2201、2211、2012）隔离故障。

④综上所述220kV 1M、2M，5M、6M母线保护动作正确。

4.事故原因分析及隐患

（1）故障后运行人员对升压站所有开关、母线、避雷器、主变本体等一次设备进行全面检查，发现除分段开关2015与2015 电流互感器之间A相管母有放电痕迹外，其它正常。

（2）检修人员进行主变电度表二次压降测试工作中，需从网控继保室电度表屏敷设测量辅助导线到220kV升压站母线电压互感器箱二次端子，在从三楼网控室往升压站地面敷设测试线过程中，由于受阵风和潮湿天气影响造成测试线与升压站220kV母线安全距离不够，测试线摆动导致升压站220kV母线通过测试线对网控室窗台放电，造成220kV母线接地故障是主要原因。

（3）检修人员通过网控室推拉窗向外敷设测量辅助导线，而220KV 1M、5M母线比较靠近网控室窗户外墙，相关人员未引起重视，办理工作票的相关人员没有严格执行“两票三制”的相关内容，工作成员安全意识不强，工作许可人未交代清楚安全隐患是次要原因。

（4）220KV母线主一保护装置属于南瑞早期产品，未配置分段死区保护逻辑，如另一套保护装置死区保护不能可靠动作将造成故障点切除推迟，从而造成事故扩大，因此不满足母线保护双重化要求，是存在的安全隐患之一。

（5）母线保护装置投运年限已久，分段开关2015（2026）只设置一组电流互感器，一旦故障发生在分段开关2015（2026）与电流互感器之间的保护死区将导致分段开关两端母线全停，扩大了事故范围，是存在的另一安全隐患。

5.改进措施

（1）该电厂220kV母线微机保护装置RCS-915AS已运行13年，步入电子产品故障高发期和寿命末年，曾出现装置电源板、保护板及管理板通信异常、采样异常，为保障涉网设备安全稳定运行，将RCS-915AS母线保护装置升级更型为PCS-915NB，该型号硬件进行了大幅升级并配置了分段死区保护逻辑，满足完整的母线保护双重化要求，并择机升级许继电气WMH-800型保护装置。

（2）鉴于220KV母线比较靠近网控室窗户外墙，存在安全隐患，决定将该网控室推拉窗改成封闭式窗户，形成有效的隔离。

（3）事故发生后电厂对所有设备进行了一次安全隐患的全面排查并进行整改，全体员工进行了相关制度学习和安全教育。

6.结束语

本文通过以某电厂220KV母线故障事件为例，介绍了母线保护装置中的母差保护、死区保护、失灵保护等保护工作原理及动作情况分析。对于目前较为普遍的双母线双分段接线方式、分段开关单侧装设电流互感器的母线系统，通过两套母线保护装置的相互配合，可有效的切除母线内部故障，避开外部故障。虽然电力系统中发生母线死区故障的概率很小，电厂也升级更型了母线保护装置，提高了保护装置的可靠性，但是并没有在分段开关两侧装设电流互感器，依然存在保护死区，存在重大安全隐患，希望引起有关人员重视，在今后母线改造中彻底消除该安全隐患，从而提高供电的稳定性。

参考文献：

[1] 《电力系统继电保护原理及应用》.作者：王士政，机械工业出版社，2010.

[2] 南瑞继保RCS-915AS型微机母线保护装置技术和使用说明书.作者：南瑞继保电气有限公司，2006.

[3] 许继电气WMH-800微机母线保护装置技术说明书.作者：许继电气股份有限公司，2005.

[4] 珠江電厂220kV母差保护动作分析报告.作者：珠江电厂技术组，2018.

（作者单位：广州发展太平分布式能源站有限公司）