第３３卷第９期 ２０１１年９月 华电技术 Ｈｕａｄｉａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０ｌＩ ３３ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１１ 某变电站弱馈侧母联电流互感器爆炸原因分析 邹启群，舒逸石，于培杰 （安阳供电公司，河南安阳４５５０００） 摘要：介绍了某２２０ ｋＶ变电站的一起弱馈侧母联电流互感器爆炸事故，结合故障发生前系统的运行方式、事故现象、 相关保护及开关动作情况，依据保护装置原理，对该故障的几个关键保护动作行为进行了分析，着重剖析了弱馈线路光 纤差动和光纤距离保护的动作原理和过程，结合弱馈线路特点，对其保护的配置及二次回路设计提出了相应的建议。 关键词：弱馈；变电站；电流互感器；爆炸；保护装置 中图分类号：ＴＭ ６３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７４—１９５１（２０１１）０９—００６９—０３ ０ 引言 继电保护是电力系统的重要组成部分，是电网 １．２故障情况 ２０１０—１０—２９ Ｔ １４：１７，该站２２０ ｋＶ母联电流 互感器Ｃ相发生爆炸，部分壳体及顶部膨胀器脱落 至周围地面，互感器本体上炸裂的壳体还伴随有喷 油、燃烧现象；该站２２０ ｋＶ第１套、第２套母差保护 动作，线路１ＤＬ侧２套保护动作，ＭＬＤＬ，１ＤＬ， １ＢＤＬ，２ＢＤＬ开关跳闸，线路２ＤＬ侧第１套线路保护 安全、稳定运行的重要保证，在电网中具有极其重要 的作用。系统发生设备故障时，如何正确分析其故 障性质及继电保护的动作行为，是确保电力设备安 全运行的基础 。 ２０１０年１Ｏ月２９日，某２２０ ｋＶ变电站甲母联 电流互感器Ｃ相发生爆炸，该站２２０ｋＶ第１套、第２ 套母差保护动作，唯一给其供电的２２０ ｋＶ线路２套 纵联保护动作，跳开该站所有２２０ ｋＶ开关，造成全 站失压。 （ＰＳＬ一６０３Ｇ，光纤差动）传跳闸动作，２ＤＬ开关跳 闸，２２０ ｋＶ东、西母及线路全部失压。 ２保护动作行为检查 ２．１相关保护配置 １故障简介 １．１故障前运行方式 ２２０ ｋＶ母线：配置２套母线保护，第１套为南 京南瑞继保电气有限公司生产的ＲＣＳ一９１５母线保 护装置（含失灵装置），第２套为深圳南瑞科技有限 公司生产的ＢＰ一２ＣＳ母线保护装置。 １ＤＬ，２ＤＬ：配置２套线路保护，第１套为国电南 京自动化股份有限公司生产的ＰＳＬ６０３Ｇ线路保护 以变电站甲为２２０ ｋＶ终端变电站，仅有１条 ２２０ ｋＶ线路由变电站乙向其供电。事故发生前，线 路开关１ＤＬ、 １主变压器高压侧开关１ＢＤＬ运行于 ２２０ ｋＶ东母（ＩＩ母）， ２主变压器高压侧开关２ＢＤＬ 装置，第２套为南京南瑞继保电气有限公司生产的 ＲＣＳ一９０２ＢＦ线路保护装置。现场所有保护及自动 装置均实现了ＧＰＳ对时。 ２．２故障报文信息及现象 运行于２２０ｋＶ西母（Ｉ母），母联断路器ＭＬＤＬ运行， 母联电流互感器ＭＬＴＡ安装于母联断路器和２２０ ｋＶ 西母间，其２２０ ｋＶ系统运行方式如图１所示。 变电站乙 变电站甲 母线保护。 ＲＣＳ一９１５母差保护装置： １４：１７：４４．５７０ Ｃ相跳闸保护动作４ｍｓ。 ２１ ｍｓ。 １４：１７：４４．５８７母差跳母联保护动作２２ｍｓ。 ｌ４：１７：４４．５８８稳态量差动跳Ｉ母保护动作 １４：１７：４４．６１０ 稳态量差动跳ＩＩ母保护动作 ４６ｍｓ。 图１故障前２２０ ｋＶ系统运行方式 ＢＰ一２ＣＳ母差保护装置： １４：１７：４４．５６７保护启动收稿日期：２０１１—０４—２０ ０ｍｓ。 １４：１７：４４．５７２ Ｉ母线差动保护出口保护动作 ・７０・ 华电技术 第３３卷 ５ ｍｓｏ 第１、第２组跳闸线圈），第２套母差保护为２８ １＂１３．８ （动作后跳第２组跳闸线圈），两者相差１８ ｍｓ，第２ 套母差保护先出口跳１ＤＬ开关，操作箱第２组跳闸 灯亮；当第１套母差保护４６ｍｓ出ＩＺｌ再跳１ＤＬ时，此 时１ＤＬ开关的状态正在发生改变，即操作回路正在 转变过程中，第１组跳闸灯未能点亮（此现象被模 拟故障情况验证是正确的），因此，１ＤＬ保护操作箱 指示现象是正确的。 ３．３ １ＤＬ，２ＤＬ光纤差动保护装置动作行为 １４：１７：４４．５９５ ＩＩ母线差动保护出口保护动作 ２８ｍｓｏ １ＤＬ保护。 ＰＳＬ一６０３Ｇ光纤差动保护装置（带操作箱）： １３：５９：４１．７６５远传跳闸出口７９ ｍｓ。 １３：５９：４１．７６５差动永跳出口７９ｍｓ。 操作箱第２组跳闸灯亮，第１组跳闸灯未亮。 ＲＣＳ一９０２ＢＦ光纤距离保护装置： １３：５９：４２．７１５纵联距离动作ＡＢＣ １１０ ｍｓ。 ２ＤＬ保护。 １ ＤＬ，２ＤＬ光纤差动保护装置均发“远传跳闸出 口”令。该线路ＰＳＬ６０３Ｇ保护装置设计为“其他保 护动作启动远跳”功能，由ＰＳＬ６０３Ｇ保护原理图可 知，母差动作后启动１ＤＬ保护装置操作箱永跳继电 器ＴＪＲ，其接点开入到ＰＳＬ６０３Ｇ装置“其他保护动 作发远跳”回路，如图２所示。远跳开入经专门的 处理及８ ｍｓ的确认后，作为开关量，连同其他装置 信息通过光纤通道传送至对侧保护装置，当保护控 制字“远跳经本地启动”为０时，则收到远跳信号后 无条件永跳出１３。由３．２可知，２８ ｍｓ时第２套母差 保护动作启动１ＤＬ侧的ＴＪＲ，经８ ｍｓ的延时后，向 ２ＤＬ侧线路保护装置传远跳令（装置控制字“远跳 经本地启动”为０），２ＤＬ侧装置收到远跳令后于５４ ＰＳＬ－６０３Ｇ光纤差动保护装置（带操作箱）： １４：１７：４４．２６６远传跳闸出口５４ｍｓ。 １４：１７：４４．２６６远传跳闸出口５４ｍｓ。 ＲＣＳ一９０２ＢＦ光纤距离保护装置： 保护未动作，只有启动信息。 ３故障行为分析 ３．１母线保护动作行为 ２套母线差动保护均判断先是Ｉ母故障，随后ＩＩ 母故障。母联电流互感器ＭＬＴＡ Ｃ相发生故障 时ｌ２ Ｊ，靠近Ｉ母侧应先发生绝缘击穿，此时故障点在 Ｉ母范围内，故２套母线保护装置均判定Ｉ母差动动 作。随着ＴＡ壳体及顶部膨胀器被炸裂，顶置式ＴＡ 两侧短路，二次线圈遭到破坏，母联Ｃ相二次电流 ｍｓ发“远传跳闸出口”令，驱动Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｑ，Ｒ跳闸出 口继电器，跳开２ＤＬ开关。同时，２ＤＬ侧的ＴＪＲ接 点也开入到ＰＳＬ６０３Ｇ装置，经８ ｍｓ的确认，将远跳 令发回１ＤＬ侧，收到远跳令后，１ＤＬ侧保护装置于７９ ｍｓ时发“远传跳闸出口”令，因此，动作行为正确。 ３．４ １ＤＬ。２ＤＬ光纤距离保护装置动作行为 为０。由１ＤＬ的故障录波图可知，４８ ｍｓ时，线路故 障电流消失，即故障发生后４６ ｍｓ内，母联开关未能 完全跳开或熄灭电弧，ＩＩ母母线继续提供故障电流， 所以２套母线保护的ＩＩ母小差元件均动作（第１套 光纤距离保护装置１ ＤＬ侧动作而２ＤＬ侧未动 作。该线路的ＲＣＳ一９０２ＢＦ线路保护装置设计为 “其他保护动作发信”功能，由图１可知，Ｍｍ Ｃ相 处故障，超出了线路纵联保护范围，故障起始时刻， １ＤＬ侧光纤距离保护判断为反方向故障，不会向 母差４６ｍｓ出口动作，第２套母差２８ｍｓ出口动作）， 由此判断，２套母线保护动作行为正确。 ３．２ １ＤＬ保护操作箱指示现象 ２套母线保护动作后，１ＤＬ操作箱第２组跳闸 灯亮，第１组跳闸灯未亮。现以保护启动时刻为故 ２ＤＬ侧发允许跳闸信号，２ＤＬ侧保护虽判断为正方 向故障，但因收不到允许信号，保护只启动不动作； ２８ ｍｓ第２套母差跳１ＤＬ开关时，ＴＪＲ的接点也会开 入到ＲＣＳ一９０２ＢＦ保护装置的“其他保护动作发 开入回路 其 他 保 护 动 作 反 障发生时刻，其他所有保护动作时间均以此为基准。 由３．１可知，１ＤＬ运行于２２０ ｋＶ东母（ＩＩ母），第１ 套母差保护ＩＩ母差动动作时间为４６ ｍｓ（动作后跳 １Ｄ５８ １ 匝 跳 图２ ＰＳＬ一６０３Ｇ装置“其他保护动作发远跳”开入回路图 第９期 邹启群，等：某变电站弱馈侧母联电流互感器爆炸原因分析 ・７１． 信”回路并展宽１５０ ｍｓ，但２ＤＬ侧保护装置在启动 ４０ ｍｓ后为防止故障功率倒向时保护误动，被闭锁并 延时２５ ｍｓ，虽然收到允许跳闸信号，但无法动作；由 １ＤＬ的故障录波图可知，４８ ｍｓ时，甲、乙线已无故障 电流，该侧正方向元件返回，所以２ＤＬ侧纵联保护 不会动作。由３．２可知，５４ ｍ８时，ＰＳＩ＿ｉｆ０３Ｇ装置跳 ２ＤＬ开关，开关跳开后，２ＤＬ侧光纤距离纵联保护将 采用远方跳闸设计，发生类似故障时，均能及时出口 跳闸。 参考文献： ［１］袁文嘉，李敏霞，姬希军．一起区外故障引起主变差动保 护动作的分析［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（２３）： １３０—１３２． 向１ＤＬ侧发允许跳闸信号，而此时１ＤＬ侧满足弱电 源侧，故障电压低于３０Ｖ ３ Ｊ，反方向元件不动作（此 时，故障电流、电压均消失，方向元件不会动作），则 判为正方向，１ＤＬ光纤距离装置于１１０ｍｓ动作并报 “纵联距离动作”，两侧光纤距离保护装置动作行为 正确。 ［２］任立辉，樊文东，程天保，等．母联保护中母联死区故障 保护逻辑的研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００６，３４ （１０）：１２—１５． ［３］沈森，邱宏瑜．浅谈ＲＣＳ一９００系列允许式光纤线路纵联 保护的通道联调［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００８，３６ （１８）：９６—９９． ［４］王世祥，宗秀红．比相式母差保护死区的消除［Ｊ］．电力 ４建议 通过上述分析可知，此次故障发生时，２２０ ｋＶ母 线保护、线路两侧保护动作行为均正确，符合设计要 求和装置动作原理，遗憾的是，线路两侧ＲＣＳ一 ９０２ＢＦ装置均未能及时动作，存在一定的安全隐患。 针对此次事故提出以下建议 Ｊ： （１）对于弱馈线路，建议配置２套光纤差动保护 系统保护与控制，２００７，３５（２１）：２５—２８． ［５］舒逸石，于培杰，马勇．电压扩展屏在变电站的应用［Ｊ］． 华电技术，２００９，３１（１）：５３—５４． ［６］张芬．一起２２０ｋＶ变电站主变压器跳闸事故分析［Ｊ］．华 电技术，３２（１０）：４６—４７． （编辑：刘芳） 作者简介： 装置。光纤差动保护与光纤距离保护相比较具有原 邹启群（１９７１一），男，河南信阳人，高级工程师，注册电 气工程师，从事电力系统继电保护技术及管理方面的工作。 舒逸石（１９７２一），男，河南安阳人，工程师，从事电力系 统继电保护方面的工作。 于培杰（１９８０一），男，河南周口人，助理工程师，从事电 理简单、动作速度快等优点，当出现此类故障时，２套 装置均能及时动作，以防止因光纤差动保护有问题导 致保护拒动或动作时间较长而使故障扩大或越级。 （２）对于弱馈线路，已配置成光纤差动保护与 光纤距离保护的，建议ＴＪＲ的接点接人光纤距离保 护“其他保护动作远跳”开入回路，２套保护装置均 ＜）●０。＜＞‘＜＞●＜＞‘＜＞●＜＞●＜＞’＜＞●＜＞●０●０●＜＞●０●ｏ●＜＞●０●０●（＞●０●０●＜＞●０●０力系统继电保护方面的工作（Ｅ・ｍａｉｌ：ｙｕｐｅｉｊｉｅ００６０＠ｙａｈｏｏ． ｃｏｎ．ｃａ）ｏ ●０●０●０●＜＞●ｏ●０●＜＞●０●０●＜＞●ｏ●０●＜＞●０●０●＜＞●０●０●０●０●ｏ●０● （上接第６８页） 参考文献： ［１］高文胜，高宁，严璋．自适应小波分类网络在充油电力设 备故障识别中的应用［Ｊ］．电工技术学报，１９９８，１３（６）： ５４—５８． ５９３—５９８． ［６］孟源源，刘炜．电力变压器油色谱在线监测技术综述 ［Ｊ］．华电技术，２００９，３１（１１）：５０—５２． ［７］薛瑞峰．６００ＭＷ机组主变压器油箱渗漏处理［Ｊ］．华电 技术，２００９，３１（１１）：３６—３８． （编辑：刘芳） 作者简介： ［２］ＨＴ Ｙａｎｇ，Ｃ Ｃ Ｌｉａｏ，Ｊ Ｈ Ｃｈｏｕ．Ｆｕｚｚｙ Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ｖｅｃｔｏｒ Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ ＴｒａｎｓｆｏｒｌＴｌｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ａｓ． ｓｅｓｓｍｅｎｔ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎ— ｓｕｌａｔｉｏｎ，２００１，８（１）：１４３—１４９． 柳大海（１９７７一），男，河南南阳人，工程师，从事电力系 统继电保护及自动化方面的研究工作。 韩冬（１９７６一），男，吉林吉林人，工程师，从事电力系统 自动化、状态监测方面的研究工作。 张航（１９７９一），男，河南许昌人，工程师，从事电力系统 自动化方面的研究工作。 张聪（１９８６一），男，河南许昌人，助理工程师，从事电力 系统自动化方面的研究工作。 王振岳（１９７９一），男，河南平顶山人，工程师，从事电力 系统自动化方面的研究工作（Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｚｈｅｎｙｕｅ＠ｘｊｇｃ． ｅｏｍ）ｏ ［３］Ｍ Ｄｕｖａ１．Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｇａｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ：Ｉｔ Ｃａｎ Ｓａｖｅ Ｙｏｕｒ Ｔｒａｎｓ． ｆｏｒｍｅｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｍａｇａｚｉｎｅ，１９８９．５ （６）：２２～２７． ［４］ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｃ５７．１Ｏ４一ｌ９９１．Ｇｕｉｄｅ ｏｒｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇａｓｅｓ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｉｎ Ｏｉｌ—ｉｍｍｅｒｓｅｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ『Ｓ］． ［５］Ｓｕ Ｑ，Ｍｉ Ｃ， Ｌ，ｅｔ ａ１．Ａ ｆｕｚｚｙ Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｇａｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｆａｕｌｔｓ ｉｎ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ，２０００，１５（２）：
