几起母线差动保护误动作的情况分析

杜兆慧

摘 要：华阳矿区电网变电站母线差动保护在运行过程中由于天气、设备、人员等原因造成的多起系统停电事故，给煤矿供电系统的安全稳定运行带来了较大影响。为杜绝同类事故发生，吸取事故教训，提升煤矿安全供电的可靠性，结合母线差动保护原理对事故发生的经过、原因以及造成的影响进行了详细分析，对近年来发生的母线差动保护跳闸事故进行了统计整理，总结出相应预防事故的方法，并提出改进措施，对今后华阳矿区电网的安全稳定运行意义重大。

关键词：华阳矿区电网;母线差动保护;误动作;措施

0 引言

近年来，华阳矿区电网规模不断扩大，供电网络逐年拓展，已形成一个规模庞大、结构复杂的电力系统。其输送容量也不断增大，系统停电事故对电网、设备、人身的安全威胁性更是逐步加剧，由此停电事故造成的损失也越来越严重。各发、变、供电单位需警惕恶性事故的发生，认识到供电安全工作的重要性、紧迫性。

华阳矿区电网系统内部各区域供电电源都是仅来自矿站的唯一供电电源，一矿区域、二矿老区、三矿区域、新景矿区域、五矿区域，各区域的系统电源均取自矿站35 kV双母线，供电线路多达13条，其中各矿站室和区域之间还存在相互交叉的情况，而且多是串连型供电模式，一旦上级站室发生误操作或设备事故，下级或下几级站将全部失电，存在电网稳定性差、主枢纽站供电安全性低等问题。

母线差动保护作为变电站母线的重要保护，发生事故的概率相对较低，但母线作为重要枢纽站负荷分配的中心，故障所带来的影响和破坏力又是巨大的，因此，母线设备及保护的安全稳定运行对系统持续发、供电具有非常重要的意义。同样，母线差动保护动作跳闸事故也会影响到整个供电系统的安全稳定运行，因此，母线差动保护的安全运行在一定程度上是提升煤矿供电安全性的关键环节。

母差保护能快速有效隔离故障母线，确保非故障母线安全稳定运行，有效提升变电站供电可靠性。随着GIS封闭式组合电器广泛应用于供电系统，配备相应的母线差动保护就显得势在必行，但是，连续发生的几起母线差动保护跳闸事故，给华阳矿区电网的安全稳定运行带来了巨大挑战，针对这些问题，笔者运用实践所学经验，结合理论知识，对所发生的问题进行了分析，希望能提前预防事故发生，有效保证电网的安全稳定运行。

1 母线差动保护误动作及原因分析

1.1    二次回路绝缘下降导致母线差动保护误动作

（1）事故经过描述。2016年7月19日，阳泉地区大范围高强度降雨达22 h，由普通的Ⅳ级蓝色预警变更为Ⅱ级暴雨橙色预警，最后变更为Ⅰ级红色预警。突然矿站110 kV母线差动保护动作，全站停电，由于矿站110 kV母线使用绝缘性能较好、灭弧能力强、介电强度高的SF6介质，使用母线、开关、刀闸、互感器有机组合成一体的气体绝缘全封闭GIS配电装置，大雨对母线内设备的影响微乎其微，母线内部设备绝缘下降的可能性很小，基本上可排除一次设备故障。事故后发现现场模拟屏上矿站2#主变114-2刀闸及114-1刀闸事故时刻发生了变位状况，但实际并没有进行操作，站内后台系统及保护测控装置均没有操作记录。综合以上原因，判定现场没有对两个刀闸进行相关操作，是矿站110 kV系统2#主变刀闸GIS设备机构发生误动作。

（2）事故造成的影响。本次事故造成集团公司电网大面积停电，华阳集团矿区电网35 kV降配电室所属28个降压站全部停电，导致本部所有区域矿井、电厂、医院等重要用户全部停电，时间长达20 min，坑下全部撤人，损失巨大，严重影响了集团公司本部所有矿井及地面单位的安全生产，属于重大安全停电事故。

（3）事故原因分析。事故后和厂家对2#主变114-2DS刀闸的分合联锁机构进行排查時，发现114-3DS刀闸机构箱进水，通过现场测量发现114-3DS刀闸与114-2DS刀闸联锁接点16与电源接点17短路，控制线绝缘为0.3 MΩ，导致刀闸回路导通，使刀闸误分。事故后和厂家对2#主变114-1DS刀闸的分合联锁机构进行排查时，通过现场测量发现114-3DS刀闸与114-1DS刀闸联锁接点30与电源接点17短路，控制线绝缘为0 MΩ，导致114-1DS刀闸回路导通，使刀闸误合。综合以上两点原因，判定矿站110 kV系统2#主变114-2和114-1刀闸GIS设备机构发生误动作，所以这两个故障点是矿站110 kV母线Ⅱ母小差、大差差动保护动作的根本原因，也是造成两次跳闸事故的诱因。母线带负荷拉合隔离开关是导致母线大差保护动作的主要原因。

1.2    二次接线未接入装置引起母线差动保护误动作

（1）事故经过描述。本次事故有3个故障点：北头嘴站北吴1#线308开关C相电流互感器，矿站342开关C相穿墙套管，馨瑞家园站母联300开关A相电流互感器。整个事故分为3个阶段：第一个阶段是北吴2#线路遭受雷击造成差动保护跳闸，同时雷电波入侵北头嘴站造成矿北双线进线开关电流Ⅱ段保护跳闸，308开关C相电流互感器被击穿;7 min后第二个阶段，是馨瑞站300开关电流互感器爆炸引发矿馨线速断保护动作，同时矿站35 kV Ⅰ段母差保护动作跳闸，1 min后，矿刘2#线C相支柱瓷瓶绝缘下降系统C相接地，引起线路AC相短路，差动保护动作跳闸;21 min后第三个阶段，矿北2#线312开关电流Ⅱ段保护跳闸，北头嘴站断开308开关，系统C相接地消失。

（2）事故造成的影响。本次事故造成集团公司电网大面积停电，华阳集团矿区电网10个降压站停电，影响到2个主要区域矿井全部停电，3个主要区域矿井单回路供电，内部电网3个电厂全部停电，时间长达10 min，严重影响了各矿的安全生产，属于重大安全停电事故。

（3）事故原因分析。雷雨天气导致矿站35 kV母线差动保护动作，事故后对变电站35 kV Ⅰ段母线设备进行全面排查，对相应母线段进行耐压试验，没有发现损坏及放电痕迹，通过调取现场开关变位，发现矿站35 kV一回出线矿馨线路发生了跳闸，但故障点并不在母差保护动作范围内，对发生跳闸的开关进行了全面检查，设备正常，35 kV Ⅰ段母线送电后正常，一次设备正常。对35 kV母差保护二次回路进行全面检查，并调取母差保护装置故障录波图及现场接线图，发现母差保护动作主要原因是矿站矿馨线路二次电流回路没有接入矿站35 kV母差保护装置，结合母差保护原理，在矿馨1#线路发生A、B相短路时，矿站35 kV Ⅰ段母线母差保护装置内部流入和流出的故障电流不平衡，母线大差比率差动判别为母线区内故障，造成矿站35 kV母差保护Ⅰ段母线出现差流，这是矿站35 kV Ⅰ段母线差动保护动作跳闸的主要原因。