论文部分内容阅读
摘要：文章通过对一次100KV母差保护误动事故的分析，找出了母差保护不正确动作的原因，总结了经验教训，并提出了改进措施。
关键词：母线差动保护；CT饱和；误动
中图分类号：TM773文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）07-0034-02
一、事故前运行方式
某厂110KV母线为双母线加旁路母线的型式。2008年2月15日，出线万田II线111、万田I线112、万华线113、万安线114、万辛线115、万河线116、万七线117、万石线118、万桥线120及#1主变110KV侧主开关101、#2主变110KV侧主开关102运行于I母线，外线万梁119带01高备变空载运行于II母线。
二、事故过程
8：32：05 110KV万辛线115对端故障（辛四变高压污水喷到110KVII段PT及其刀闸上），先为B相接地，后为B、C相短路接地，最后发展为A、B、C三相短路，万辛线115零序保护II段动作开关跳闸，重合闸动作重合成功。
8：32：10 万辛线115再次故障（对端喷水越过故障点，停泵后污水回落），后加速启动“永跳”，同时，I母线差动保护动作，I母线上的所有开关跳闸。
8：46 合上#2主变110KV侧主开关102，合上#1主变110 KV侧主开关101。
8：58 合上110KV各线路开关（除万辛线115外），恢复对外供电。
三、WMZ-41A型母线差动保护原理简介
WMZ-41A型母线保护装置是新一代的微机母线保护装置，其保护原理采用复式比率差动原理，差动电流Id为各支路电流的向量和，制动电流Ir为各支路电流矢量取模值的和，在制动量的计算中引入差动电流，使得该继电器在区内故障时无制动，而在区外故障时有极强的制动特性。复式比率差动继电器非常明确地区分区内和区外故障，而且选取范围很广，灵敏度高。
WMZ-41A装置的差动回路是由一个母线大差动和几个各段母线小差动组成的。母线大差动是指除母联断路器和分段断路器以外的母线上所有其余支路电流所构成的差动回路；某段母线小差动是指与该段母线相连接的各支路电流构成的差动回路。其中包括与该段母线相关联的母联断路器和分段断路器。通过大差动判别区内和区外故障，通过各段小差动来选择故障母线。逻辑如图1所示：
双母线内部故障时故障母线的选择，在双母线上总是把双母线作为整体设置总的母线差动保护。总差动保护在外部故障时有良好的选择性，在内部任一条母线故障时都能灵敏动作。WMZ-41A装置通过母线大差动判别区内和区外故障，通过各段小差动来选择故障母线。一般情况下，母线大差动的构成不受母线运行方式变化的影响，而各段母线小差动，则是根据各分路的分合闸位置，由母线运行方式自适应环节来自动地、实时地进行组合。发生母联断路器失灵（死区）故障时的逻辑行为：当母线发生死区故障，即母联断路器和TA间发生短路时，若II母差动作，切除母联断路器和II母线上各引出线断路器后，故障就会消除，I母线仍能正常运行。但是很显然母差保护会判I母线小差动有差流，而II母线无差流，从而切除I母线上各支路断路器和母联断路器，而母联电流仍存在。传统的母差保护将无法继续切除真正的故障点。WMZ-41A母差保护，有专门的死区故障逻辑，消除死区及母联失灵造成的无法切除故障的后果。在保护动作，发出跳开母联断路器的命令后，经延时，判别母联电流是否越限，若母联电流满足越限条件，且母线复合电压动作，则跳开电压不正常母线上的所有断路器。
四、保护误动原因分析
1．故障过程分析。110KV万辛线115线路较短，全长5.79公里，为近区故障；线路负荷较重，有功32MW，无功16MVAR；故障发展过程为单相接地→相间短路→三相短路，为转换性故障，性质较为特殊；故障时大电流三相短路，电流中的直流分量、谐波分量较大。故障电流、电压的部分录波波形如图2、图3所示：
2．电流互感器性能及其回路测试分析。保护人员对相关电流回路的电流互感器极性和伏安特性试验。表1为伏安特性试验数据：
由测量数据可以看出，随着试验电流的上升，该电流互感器逐渐出现饱和现象。
3．WMZ-41A装置动作情况分析。从录波数据上分析，故障时因电流互感器饱和的原因，110KV I母线相约有15A差流，而制动电流为仅为负荷电流，大约几安培，小于差动电流。WMZ-41A母线差动保护装置软件（V1.XX）版本设计方面存在缺陷，电压闭锁功能不完善，区外故障引起电流互感器严重饱和而形成差动保护启动的条件，造成保护误动。
五、经验教训及防范措施
母差保护误动的后果非常严重，因此必须加强母差保护的运行维护和管理工作，以保证动作的灵敏性、可靠性。针对该起事故，技术管理方面要采取措施，以防止事故重复发生。配合生产厂家对保护装置进行软件修改，杜绝区外故障引发母差误动或误切母联。针对电流互感器在故障时易发生严重饱和，设计部门在设计安装电流互感器时，准确计算最大短路电流，并做好电流互感器的选型。该厂重点做了以下工作：
1．南自厂已对该厂WMZ-41A差动保护软件进行了升级，版本由1.6B升级为1.6F，增加两项保护辅助判据：（1）波形对称判据；（2）间断区制动判据，升级前对区外故障的判据为半个周波，升级后延长为故障后1个周波，可以防止在CT严重饱和情况下保护的误动。
2．对110KV的4条线路万田II线111、万华线113、万安线114、万辛线115保护装置进行更新换代（装置由WXB-11S改造为PSL621C）。
3．研究110KV系統的运行方式，改变 110KV运行方式存在不合理的状况，在单母线差动保护动作时避免110KV对外供电全停。
4．加强保护装置的技术管理工作。
六、结论
本文讨论分析了WMZ-41A型差动保护装置在近区外故障时误动的原因，并对相应的防范措施进行了说明。我厂通过深刻分析事故原因、严格落实反事故措施，消除了该型保护装置的缺陷，极大地提高了110KV电网系统的安全稳定性。
参考文献
[1]WMZ-41A型微机母线保护装置技术说明书．
[2]WMZ-41A型微机母线保护装置使用说明书．
[3]贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理[M]．北京：中国电力出版社，1994.
[4]王春生，卓乐友，艾素兰.母线保护[M]．北京：水利电力出版社，1987．
[5]电力工业部安生司组．新编保护继电器检验[M]．北京：中国电力出版社，1998．
作者简介：顾传明（1973－），男，山东临沂人，山东胜利发电厂二期运行部工程师，研究方向：电厂电器。
关键词：母线差动保护；CT饱和；误动
中图分类号：TM773文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）07-0034-02
一、事故前运行方式
某厂110KV母线为双母线加旁路母线的型式。2008年2月15日，出线万田II线111、万田I线112、万华线113、万安线114、万辛线115、万河线116、万七线117、万石线118、万桥线120及#1主变110KV侧主开关101、#2主变110KV侧主开关102运行于I母线，外线万梁119带01高备变空载运行于II母线。
二、事故过程
8：32：05 110KV万辛线115对端故障（辛四变高压污水喷到110KVII段PT及其刀闸上），先为B相接地，后为B、C相短路接地，最后发展为A、B、C三相短路，万辛线115零序保护II段动作开关跳闸，重合闸动作重合成功。
8：32：10 万辛线115再次故障（对端喷水越过故障点，停泵后污水回落），后加速启动“永跳”，同时，I母线差动保护动作，I母线上的所有开关跳闸。
8：46 合上#2主变110KV侧主开关102，合上#1主变110 KV侧主开关101。
8：58 合上110KV各线路开关（除万辛线115外），恢复对外供电。
三、WMZ-41A型母线差动保护原理简介
WMZ-41A型母线保护装置是新一代的微机母线保护装置，其保护原理采用复式比率差动原理，差动电流Id为各支路电流的向量和，制动电流Ir为各支路电流矢量取模值的和，在制动量的计算中引入差动电流，使得该继电器在区内故障时无制动，而在区外故障时有极强的制动特性。复式比率差动继电器非常明确地区分区内和区外故障，而且选取范围很广，灵敏度高。
WMZ-41A装置的差动回路是由一个母线大差动和几个各段母线小差动组成的。母线大差动是指除母联断路器和分段断路器以外的母线上所有其余支路电流所构成的差动回路；某段母线小差动是指与该段母线相连接的各支路电流构成的差动回路。其中包括与该段母线相关联的母联断路器和分段断路器。通过大差动判别区内和区外故障，通过各段小差动来选择故障母线。逻辑如图1所示：
双母线内部故障时故障母线的选择，在双母线上总是把双母线作为整体设置总的母线差动保护。总差动保护在外部故障时有良好的选择性，在内部任一条母线故障时都能灵敏动作。WMZ-41A装置通过母线大差动判别区内和区外故障，通过各段小差动来选择故障母线。一般情况下，母线大差动的构成不受母线运行方式变化的影响，而各段母线小差动，则是根据各分路的分合闸位置，由母线运行方式自适应环节来自动地、实时地进行组合。发生母联断路器失灵（死区）故障时的逻辑行为：当母线发生死区故障，即母联断路器和TA间发生短路时，若II母差动作，切除母联断路器和II母线上各引出线断路器后，故障就会消除，I母线仍能正常运行。但是很显然母差保护会判I母线小差动有差流，而II母线无差流，从而切除I母线上各支路断路器和母联断路器，而母联电流仍存在。传统的母差保护将无法继续切除真正的故障点。WMZ-41A母差保护，有专门的死区故障逻辑，消除死区及母联失灵造成的无法切除故障的后果。在保护动作，发出跳开母联断路器的命令后，经延时，判别母联电流是否越限，若母联电流满足越限条件，且母线复合电压动作，则跳开电压不正常母线上的所有断路器。
四、保护误动原因分析
1．故障过程分析。110KV万辛线115线路较短，全长5.79公里，为近区故障；线路负荷较重，有功32MW，无功16MVAR；故障发展过程为单相接地→相间短路→三相短路，为转换性故障，性质较为特殊；故障时大电流三相短路，电流中的直流分量、谐波分量较大。故障电流、电压的部分录波波形如图2、图3所示：
2．电流互感器性能及其回路测试分析。保护人员对相关电流回路的电流互感器极性和伏安特性试验。表1为伏安特性试验数据：
由测量数据可以看出，随着试验电流的上升，该电流互感器逐渐出现饱和现象。
3．WMZ-41A装置动作情况分析。从录波数据上分析，故障时因电流互感器饱和的原因，110KV I母线相约有15A差流，而制动电流为仅为负荷电流，大约几安培，小于差动电流。WMZ-41A母线差动保护装置软件（V1.XX）版本设计方面存在缺陷，电压闭锁功能不完善，区外故障引起电流互感器严重饱和而形成差动保护启动的条件，造成保护误动。
五、经验教训及防范措施
母差保护误动的后果非常严重，因此必须加强母差保护的运行维护和管理工作，以保证动作的灵敏性、可靠性。针对该起事故，技术管理方面要采取措施，以防止事故重复发生。配合生产厂家对保护装置进行软件修改，杜绝区外故障引发母差误动或误切母联。针对电流互感器在故障时易发生严重饱和，设计部门在设计安装电流互感器时，准确计算最大短路电流，并做好电流互感器的选型。该厂重点做了以下工作：
1．南自厂已对该厂WMZ-41A差动保护软件进行了升级，版本由1.6B升级为1.6F，增加两项保护辅助判据：（1）波形对称判据；（2）间断区制动判据，升级前对区外故障的判据为半个周波，升级后延长为故障后1个周波，可以防止在CT严重饱和情况下保护的误动。
2．对110KV的4条线路万田II线111、万华线113、万安线114、万辛线115保护装置进行更新换代（装置由WXB-11S改造为PSL621C）。
3．研究110KV系統的运行方式，改变 110KV运行方式存在不合理的状况，在单母线差动保护动作时避免110KV对外供电全停。
4．加强保护装置的技术管理工作。
六、结论
本文讨论分析了WMZ-41A型差动保护装置在近区外故障时误动的原因，并对相应的防范措施进行了说明。我厂通过深刻分析事故原因、严格落实反事故措施，消除了该型保护装置的缺陷，极大地提高了110KV电网系统的安全稳定性。
参考文献
[1]WMZ-41A型微机母线保护装置技术说明书．
[2]WMZ-41A型微机母线保护装置使用说明书．
[3]贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理[M]．北京：中国电力出版社，1994.
[4]王春生，卓乐友，艾素兰.母线保护[M]．北京：水利电力出版社，1987．
[5]电力工业部安生司组．新编保护继电器检验[M]．北京：中国电力出版社，1998．
作者简介：顾传明（1973－），男，山东临沂人，山东胜利发电厂二期运行部工程师，研究方向：电厂电器。