110KV变电站母线差动保护误动事故分析

【摘 要】母线差动保护是保证电力系统安全运行的重要装置， 从设计、安装、调试到运行维护每个环节的失误都可能影响保护性能，而保护装置的误动和拒动都会给电力系统造成严重的危害。对于母线差动保护在智能变电站的应用，还有大量问题需要去研究和解决。变电站值班工作人员应具有高度的责任感，严谨细致的工作作风，对每个环节都需要认真处理，才能确保智能变电站的安全可靠运行。

【关键词】智能变电站；母线差动保护；事故分析；措施

前言

随着城市建设的快速发展，城市供电系统的要求也越来越高，传统电网已经不能很好地满足城市未来经济发展的要求，因此要加强智能变电站的建设。在电力系统中，母线是智能变电站最重要的设备之一，是电力系统电能集中与分配的重要环节。当母线发生故障时，连接在故障母线上的所有元件均被切除，将导致用户大面积停电，而故障切除不及时甚至会造成整个系统稳定运行的破坏和瓦解，后果十分严重。因此，要求母线保护应能快速、有选择性地将故障切除；保护装置可靠性高和具有足够的灵敏度；同时，要求在外部故障以及各种运行方式下保证不误动，使母线能安全可靠运行，而母线保护能否安全稳定运行，现场准确无误地检查、调试是保障安全的重要手段。尤其是母线差动保护，在智能变电站中的应用将会给变电站的运行和管理带来深远的影响。

1 关于母线差动保护的原理

母线差动保护由分相式比率元件构成，差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。其主要的作用就是如果受保护母线一旦出现故障与之连接的所有支路断路器都会及时断开，也就是说多断开的支路断路器是在母线范围之内的，正常情况下，若超出范围是不会出现的断开的。而母线差动保护一旦发生动作就会导致停电，这时母线差动保护的正确动作方面就受到相关部门的充分重视。想要确保母线差动保护动作的正确性，首先必须要确保其所有的电流回路接线的正确性。在继电保护二次接地，在保证安全的基础上，为了避免各点之间的电位差，通电的电压或者是电流互感器的二次回路中只能有一点接入地网。若在一个通电并且联通的回路当中有多个点同时接地，在回路中可能会有电位差进入，甚至出现分流，进而在故障时保护装置就有可能出现误动作。

2 发生事故之前变电站的运行方式

图1为某110KV变电站运行方式图，在该图中，1G位移合闸的位置，线路2处于冷备状态中，为备用线路。该110KV变电站的运行方式为单母线运行，母线一旦出现保护动作两条母线上的所有支路断路器都会跳开，也就是说该母线的联接保护为互联状态。该变电站的母线差动保护装置采用的是型号为BP-2保护装置。

图1 110KV变电站运行方式图

3 故障的具体情况概述

2012年10月20日19点26分40秒，该变电站110KV线路1出口出现B相接地事故，线路保护动作正确，与此同时110KV母线保护的A相和C相出现差动保护动作，和110KV母线相连接的所有支路断路器都跳开，引起该变电站全站失压现象。

4 对事故进行分析

在事故发生之后，相关人员赶到现场调取了线路1保护装置，母线保护以及故障录波器的动作情况，表1和表2分别为110kV母线差动保护电流数据与110kV故障录波器电流数据情况，从这些数据中可以看出，它们都是二次值。

表1 110kV 母线差动保护电流数据

线路 线路1 进线1 1号主表 2号主变 进线2 线路2

A相 +2 -2.6 +1 +2 -2.4 +8

B 相 40A -22A 1A 2A -21 同上

C 相 +2 -2.6 +1 +2 -2.4 同上

表2 110kV 故障录波器电流数据

线路 线路1 进线1 1号主表 2号主变 进线2 线路2

A相 +2 -2.6 +1 +2 -2.4 0

B 相 40A -22A 1A 2A -21 同上

C 相 +2 -2.6 +1 +2 -2.4 同上

对于母线保护定值的整定情况，其中差动电流（Idset）为5A，比率制动电流（Kr）为0.5，差动保护动作的判断为：

Idset

Tcd>Kr×（Rr-Id） ②

③

由于母线差动保护出现误动作是由于线路出口的短路导致的，而且该变电站电压严重降低，这样就满足电压开放条件。依据公式③对A、B相差动电流和制动电流进行计算，经过计算，B相差动电流进行算，结果为8A，B相的制动电流为94A，根据计算的结果可以得知，这和①相符合，但不符合公式②，由此可见B相差动保护是不动作的；A相差动电流为8A，制动电流为18A，由此可见A相和C相差动保护是动作的。若母线保护的二次接线是正确的，线路2就不会出现电流，而且母线保护的三相差电流应该为0，母线保护就会拒绝动作。但是线路2原本为备用线路却出现了电流，而且在故障录波器的采样电流值三相电流都是0。从这些现象中可以得知，母线差动保护的根源是是进入母线差动保护装置中的8A电流引起的，结合表1和表2，基本上可以确定线路2出现的电流就是发生故障线路的分流，基于此种情况，相关人员开始对故障电流母线差动保护的电流回路进行检查，如图2。

图2 为母线差动保护电流回路的接线示意图

之后对变电站内所有110KV支路电流的二次回路进行检查，在检查的过程中发现，故障线路即就是线路1中，B相电流二次回路在母线保护屏和线路端子箱这两处都处于接地状态，而其余的线路都是在母线保护屏处接地，图3为实际接线图。

从图3中看以看出，在线路1即就是故障线路中，由于B相电流有两点接地，导致该相二次电流有分流存在，而备用线路线路2在母线保护屏上将其电流回路接地，进而造成有8A的电流进入到备用线路2号线路中。在上图中可以看出，IB=IB1+IB2，而IB1=IX1+IX2。综合以上的分析，可以确定导致该110KV变电站母线保护误动作是因为在线路1中，B相电流回路有两点（母线保护屏和线路端子箱这两处）接地，而备用线路2在母线保护上短接之后，并没有断开回路，进而出现在备用支路中进入电流的情况。

图3 母线差动保护二次回路实际接线图

5 预防变电站母线差动保护误动作的措施

从文中的事故案例分析可以得知，很多事故都是因为不细心造成的，当然还有设备本身的质量问题，这就需要加强对母线差动保护的检查，确保其动作的正确性，减少不必要的事故损失。第一，对支路电流互感器的二次回路中性线引起高度的重视，因为通过该检查可以确定二次回路是否有多处接地；第二，对于新投运的差动保护装置，在进行带电负荷对保护装置的极性进行检查时，一定要对电流互感器二次回路的中性线进行检查，确保其的完好性；第三，如果是已经投运但是无法保证电流互感器中性线的完好，应定期进行检查，可以在在断路器端子箱的位置就爱那个任意一相电流线和中性线进行短接，然后它们之间的电流进行测量并作好相应的记录，所测量的电流应该比相电流的一半大，否则说明其电流回路中有多点接地，应进行进一步的检查；第四，对于备用线路，应在端子箱内到电流互感器的电缆芯短接之后确保一点接地，这样在确保了其不出现开路情况的同时，还可以避免电流二次回路和其二次设备之间的电气联系。

6 结束语

总之， 在实际工作中， 由于众多的原因，变电站母线差动保护误动作的情况时有发生，不同程度都会带来一定的影响，文中只是对一种情况进行了分析。为了在最大程度上减少这种情况的发生，相关部门应对一些常见问题进行分析总结，并有针对性的制定出一些预防措施，以保证整个电力系统处于安全、稳定以及可靠的运行状态中。

参考文献：

[1]张小刚.对一次变电站母线差动保护误动的分析[J].科技风，2010.

[2]熊友红，寇永江.武钢某变电所一段110kV母线全停电事故分析[J].武钢技术，2011.

[3]刘奇，林少华等.220 kV母线保护动作分析及事故处理[J].电力系统保护与控制，2010.

[4]叶远波，陈实.一起主变、母差保护相继动作原因分析[J].电力自动化设备，2010.

[5]石广森.电网输送线路母线保护分析[J]，机电信息，2011（15）.