母差保护运行危险点分析

母差保护运行危险点分析母差保护运行危险点分析 钟仁强钟仁强 东海县供电公司 江苏 东海县供电公司 江苏 连云港 连云港 摘摘 要 要 就母差保护在各种不同的一次运行方式下包括母差停运效验以及 母线元件冲击投产情况下的危险点以及危险点造成的后果进行了分析 并对具 体的危险点提出了防范措施和解决方案 关键词 关键词 母差保护 危险点 防范措施 1 1 引言引言 母差保护是电力系统中非常重要的设备 其可靠运行直接影响到电力系统的 安全 稳定运行 母差保护牵涉到母线上运行的各个一次元件 在母线一次元 件各种不同的运行方式下和停运以及母线一次元件扩建冲击投产时 对母差保 护有各种不同的要求 运行不当 将会使母差保护失去选择性误动 造成母线 全停的严重后果 2 2 母线差动保护的原理母线差动保护的原理 母线差动保护的动作原理建立在基尔霍夫电流定律的基础上 把母线视为 一个节点 在正常运行和外部故障时流入母线电流之和为零 而内部短路时为 总短路电流 假设母线上各引出线电流互感器的变比相同 二次侧同极性端连 接在一起 按照图一接线则在正常及外部短路时继电器中电流为零 3 3 微机母差正常运行微机母差正常运行危险点危险点 3 3 1 1 现场刀闸辅助常开触点不是十分可靠现场刀闸辅助常开触点不是十分可靠 不论新站还是老站 经过长期运行后 现场刀闸辅助触点接触不好的情况 时有发生 2 1 1 刀闸辅助触点出错方式的分类 这里说的刀闸辅助触点出错是指 在保护装置及其外部接线经校验正确 投入运行后 由于刀闸一次设备 引入电缆和端子或装置内部光耦开入通道的 原因 使微机读入的运行方式与实际运行方式不一致 以双母线为例 隔离刀闸连接如图 1 所示 a b 为连接元件 L 的隔离刀闸 当 L 挂在 母时对应 母运行方式为 1 对应 母运行方式为 0 当 L 挂在 母 时对应 母运行方式为 1 对应 母运行方式为 0 当 L 刀闸双跨时 倒闸过程 对应 母运行方式均为 1 当 L 退出运行时 对应 母运行方式均为 0 由此可将刀闸辅助触点出错方式归纳为以下三类 a 刀闸主触点已闭合而辅助触点读入仍为 0 闭合为 1 开断为 0 称之为辅助触点 接触不良 b 刀闸主触点已开断而辅助触点读入仍为 1 闭合为 1 开断为 0 称之为辅助触点 触点粘连 c 读入值在 0 1 间翻转不定 称之为辅助触点触点抖动 2 1 2 刀闸辅助触点出错对母线保护的影响 在非固定连接主接线方式中 以双母线接线方式最为典型 以下分析均以双母线为例 由刀闸辅助触点形成的母线运行方式 在微机母线保护中是用来计算各段母线分差 小 差 电流 切换各单元出口回路的 其结果只对保护的选择性产生影响 而区分母线区内 区外故障则是由不受母线运行方式影响的总差 大差 电流来判别 下面是双母线运行过程 中可能出现的情况 1 辅助触点接触不良对母线保护的影响接触不良表现为两种情况 a 某一单元已投入运行 而保护未将其电流互感器 TA 电流加入相应差流回路 若该 单元是电源或对侧有电源的负荷 则可能造成保护拒动 故障就发生在这段母线上 或失去 选择性 若该单元是空载或轻载负荷 则对保护无大的影响 b 某一单元倒闸过程中 两把刀闸都已闭合 而保护装置没有切换入互联状态 由于 此时两条母线已经将两把刀闸连在一起 部分电流流过刀闸而不经过母联 TA 如果仍然判 分差电流选择切除母线 将降低保护灵敏度或延长故障切除时间 2 辅助触点粘连对母线保护的影响触点粘连也分两种情况 a 倒闸过程结束 拉开其中一把刀闸而其触点粘连 保护装置仍处在互联 非选择 方 式 一旦发生区内故障 将扩大故障切除范围 b 某一单元开关断开 退出运行 刀闸拉开而触点粘连 在该单元下一次投入前不影 响保护运行 但当该单元再次投入于另一条母线上时 母线保护误入互联方式 其结果同 上 3 触点抖动对母线保护的影响 触点抖动是由触点接触不良或其他原因造成 如不能及时发现 它对保护的影响就取决于故障发生时辅助触点的状态 如果恰好此时与 主触点不符 其现象就是接触不良或触点粘连中的一种 通过以上分析可知 辅助触点的错误虽然不会造成保护误动 但将导致拒动或扩大故 障切除范围 为防止上述后果发生 应充分发挥微机保护计算与自检的优势 及时发现并 纠正触点的错误 3 3 2 2 光耦接口因环境及元件质量问题而损坏的情况时有发生 装置不能正确采集刀光耦接口因环境及元件质量问题而损坏的情况时有发生 装置不能正确采集刀 闸位置开入量闸位置开入量 光耦出错也分为以下三种情况 光耦击穿 光耦不导通 光耦抖动 光耦出错对母线保护产生的影响与刀闸出错是一样的 综合上述分析认为只有通过软件方式正确判断 配合硬件解决方案以方便在值班员发现 刀闸辅助触点接触不好时 及时采取有效的处理措施 才能保证母线保护不退出运行 提 高母线保护的正确动作率 针对目前国内微机母线保护中辅助判据存在的缺陷 笔者认为可以在母线保护装置上 分别增加 倒闸操作 和 拉 合刀闸 两个压板配合加以完善 首先 增加 倒闸操作 压板 母线进行倒闸操作时投入 倒闸操作 压板 倒闸结 束退出该压板 这样就能正确区分正常的倒闸操作和刀闸辅助触点粘连或光耦击穿的情况 避免倒闸过程中刀闸双跨 母联除外 误发 刀闸辅助触点出错 报警信号 其次 增加 拉 合刀闸 压板 刀闸进行正常的拉 合操作时 投入此压板 刀闸拉 合操作结束退出该压板 这样就能正确区分正常的刀闸拉 合操作和刀闸辅助触点接触不良 或辅助触点粘连 针对空载或轻载负荷电流小于方式识别电流单元而言 避免保护装置拒 发或误发 刀闸辅助触点出错 报警信号 4 4 转供方式下母差危险点分析转供方式下母差危险点分析 目前地区电网部分变电所的主变容量还不能完全满足 N 1 的原则 当变电所内一台主 变检修停电时 另一台主变将不能完全满足负荷的要求 此时常出现空出变电所负荷侧一 段母线 由其他变电所电源进行支援转供的方式 如图 1 所示 某 220kV 变电站 1 主变停电检修 此时 2 主变已不能负担 A F 的全部负荷 此时采用了空出 110kV 副母线 由其它变电所电源通过 B 支 路送进副母线转供 A 支路负荷的方式 此时母联开关 C 打开 在此方式下 对固定连接式母差 此时由于大部分支路已倒到 110kV 正母 只有参与转供的少数支路在 110kV 副母 所以固定方式已被破坏 因此此时不 论正母还是副母发生故障都将影响另一段母线 扩大停电范围 针对此方式分析如下 110kV 副母此时已非主变直供 其短路电流相对较 小 基本无稳定问题 可不快速切除 而 110kV 正母仍要求母差正常投入 此 时可将 110kV 副母中参与转供的支路 A B 的母差电流回路用 SD 试验端子短接 退出 110kV 母差跳 A B 支路的跳闸压板取下 母差方式做此调整后 110kV 正母线能保证母差保护的正常投入 正母线 故障时母差保护只跳开正母相关元件 不影响副母的转供运行 副母线故障将 由对侧变电所线路保护延时切除 同时不影响正母线的正常运行 对微机母差 在此方式下仍可以双母差方式运行 但应对弱电源母线故障 时母差保护的灵敏度进行校核 5 5 母差停运时危险点母差停运时危险点 在母差保护正常运行时 母线故障发生后 保护只有选择地将有故障的那一排 母线切除 而另一无故障的母线及其所连设备均保持正常运行 若合理安排母 线方式 此时本站在电网结构中所处的位置不会发生特别大的变化 故障造成 的负荷转移也相应较轻 电网一般能够保持稳定运行 因此若母差保护停用时 也力求只切除故障母线 使另一无故障母线正常运行 将有助于提高系统运行 的稳定性 系统稳定计算的结果也证实了这一点 在计算过程中 将故障切除 顺序设定为 0 35s 母联开关跳开 与故障母线相连的线路对端保护 0 95s 将 开关跳开 非故障那排母线不被切除因此母差保护校验与系统运行应该注意 1 母差保护校验前 查一次设备无事故隐患 对本站 e 运行的一次设备进行认真巡视 利用先进仪器 如红外探测仪 检查运 行设备无过热等事故隐患后 再安排母差保护校验工作 这样可以大大降低无 母差保护时发生母线故障的几率 2 选择适当的季节和天气校验母差 应避免在大风 阴雨及下雾等空气湿度较大的天气停用母差 还应尽可能 避开气候变化较快的季节 应禁止在电力设备事故多发时段停用保护 以减轻 自然灾害性故障对电力系统安全稳定运行的危害 3 母差保护校验时 禁止本母线一次设备的操作 对一次设备的误操作而造成的故障屡见不鲜 而误操作多造成三相短路故 障 这种故障类型对系统的稳定运行影响最大 在无母差时出现这种严重故障 一般系统难以承受 因此要杜绝这种故障的发生 4 控制潮流 减少通过本母线的交换功率 潮流较重的电力设备故障 引发系统失稳的可能性更大 因此 在停用母 差时应调整通过本站的潮流 使其尽可能小 以减轻一旦发生故障时的负荷转 移 提高系统稳定运行水平 5 适时调整继电保护的动作行为 某变电站母差保护校验时 在电网中其他相关设备的速动保护正常的前提 下 通过临时调整本变电站母联保护及出线对端的延时段保护定值 实现电网 稳定要求的保护动作行为 保证发生母线单相接地故障系统不失稳 6 母差保护校验时 禁止停用相关设备的速动保护 采用临时定值后 为了防止本站母联开关在非本母线故障时跳闸 要求母 联定值范围内的所有设备均应保证速动保护的可靠运行 如线路的高频保护 其他母线的母差保护及主变的差动保护等都应正常运行 6 6 扩建间隔投产母差危险点分析扩建间隔投产母差危险点分析 在已有母线扩建一间隔 或对已有间隔进行一次设备如开关 CT 等的更换改 造后 对该间隔有不同的冲击投产方式 在不同的方式下 对母差保护有不同 的要求 分析如下 6 16 1 利用对侧变电所电源冲击投产利用对侧变电所电源冲击投产 如图 2 双母线正常运行 由对侧电源对新建或改造的开关 A 进行冲击 该开关正副母闸刀均拉开 此时如被冲设备发生故障 将在母差保护 CT 中流过 故障电流 母差保护将判为区内故障 保护动作将跳开母线上其它运行设备而 造成停电 因此 此时应在冲击前将该待冲间隔的母差电流回路用 SD 试验端子 短接退出 母差保护可保持正常运行 被冲击设备发生故障时由对侧电源线路 保护切除故障 6 26 2 用对侧电源通过空母线进行冲击用对侧电源通过空母线进行冲击 在某些情况下 被冲击间隔对侧无电源 此时常采用空出一段母线由其它 对侧电源进行冲击 如图 3 所示 被冲击设备为 A 对侧电源由支路 B 通过空出的母线对 A 进 行冲击 另一段母线正常运行 母联开关 C 打开 此时若为固定连接式母差 其母差固定连接方式已被破坏 因此应将 A B 支路的母差电流回路通过 SD 退出 被冲击设备故障不影响正常运行母线 故障 由对侧电源保护切除 若为微机母差 可将老设备 B 支路的母差电流回路继续接入 新设备 A 支 路的电流回路退出 此时微机母差仍具有选择性 在灵敏度足够的情况下 故 障可由母差保护有选择性地切除 6 36 3 通过母联间隔进行冲击通过母联间隔进行冲击 由母联开关对空母线上的新设备进行冲击 对固定连接式母差保护 此时固定连接方式已被破坏 此时必须将母差保 护停用 投入母联充电保护对新设备进行冲击 若漏停用母差保护 新设备故 障将使母差保护动作切除所有母线元件 造成双母线全停 对微机母差 此时应将新设备母差电流回路退出 可仍投入母差保护进行 冲击 母差保护将仍然具备选择性 但此时仍应将母联充电保护投入 6 46 4 对主变间隔的冲击对主变间隔的冲击 如主变 110kV 间隔本身进行更换改造后进行冲击时 此时除需按上述原则 考虑母差保护调整外 还需考虑对主变差动保护的影响 如通过母线冲击主变 开关时 还应将主变差动保护的电流回路也相应脱离 以免引起主变差动保护 误动 7 7 一段母线停役的危险点一段母线停役的危险点 在一段母线停役的情况下 此时不论固定连接母差和微机母差都应将母差 方式改为单母方式 此时由于另一段母线已停役无电 还需将停役母线的母差 电压闭锁解除回路断开 防止电压闭锁误解除 8 8 结束语结束语 通过对以上母线保护各种危险点的分析 归纳如下几点体会 1 固定连接式母差在固定连接方式被破坏 且两段母线分裂运行时 必须 考虑两段母线之间的相互影响 必要时应将其中的弱电源母线或冲击母线相关 回路脱离母差回路 2 新设备投产冲击时 应将其母差电流回路短接脱离运行母差 在带