張 威 ，張知宇 ，操晨潤 ，周 剛

（1. 國網(wǎng)浙江省電力有限公司海鹽供電公司，浙江 海鹽 314399; 2. 國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000）

在一些重要的大型發(fā)電廠或者高壓樞紐變電站中，通常采用雙母線接線方式，即每組母線上只單獨(dú)連接一部分的負(fù)載與供電元件。在這樣的接線方式下，如果其中一組母線出現(xiàn)故障，雖然在短時間內(nèi)影響了一半的負(fù)荷供電，但是另外一組母線上的負(fù)荷卻不受影響，這樣就大幅度地提高了系統(tǒng)供電的可靠性[1]。在變電站中，電能的匯集與分散一般由母線承擔(dān)，因此對母線的保護(hù)也必不可少。母差保護(hù)是一種常規(guī)保護(hù)手段，它能夠在母線發(fā)生故障時，跳開所有與母線連接的斷路器，切除故障，但這也將會引發(fā)大面積的停電事故，擾亂正常的居民生活和工業(yè)生產(chǎn)秩序[2]。因此，在故障發(fā)生后，如何短時間內(nèi)快速地定位故障并消除缺陷，對快速恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行來說是非常關(guān)鍵的。

本文以某座220 kV變電站的110 kV正母線母差動作事故為例，通過了解系統(tǒng)運(yùn)行方式，詳細(xì)梳理事件發(fā)生的經(jīng)過，查閱報(bào)文與故障錄波波形，結(jié)合現(xiàn)場巡視勘察等手段，從中查找事故發(fā)生的原因，最終消除故障并使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，這為今后運(yùn)維人員處理與防范該類事故提供了有價值的參考。

1 事故前系統(tǒng)的運(yùn)行方式

在發(fā)生母差保護(hù)動作事故之前，該220 kV變電站的110 kV部分為雙母運(yùn)行方式，如圖1所示。此時，正副母線的母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)100處在合位，正副母線并列運(yùn)行。其中，#1主變帶正母線運(yùn)行，南602線、南603線、北702線、北704線由正母線供電；#2主變帶副母線運(yùn)行，南601線、南604線、北701線、北703線由副母線供電。

圖1 220 kV變電站的110 kV部分運(yùn)行方式

2 事故發(fā)生的概況

2020年12月31日14:43:31，該220 kV變電站的110 kV正母線母差保護(hù)發(fā)生動作，跳開了#1主變的110 kV開關(guān)107、110 kV母聯(lián)開關(guān)100、南602線開關(guān)、南603線開關(guān)、北702線開關(guān)、北704線開關(guān)，即切除了110 kV正母線上所有的運(yùn)行開關(guān)，符合正母差動動作結(jié)果。

事故發(fā)生后，變電運(yùn)維搶修人員迅速抵達(dá)了變電站現(xiàn)場。通過查閱110 kV母差保護(hù)裝置的動作報(bào)文，發(fā)現(xiàn)故障相別為A相，保護(hù)裝置啟動至出口時間為5 ms，正母線每相差動電流分別為：Ida=17.66 A，Idb= 0.13 A，Idc= 0.02 A。由于110 kV正母線母差保動作啟動電流值為4.7 A，而此時A相差動電流之和遠(yuǎn)超整定值，可以初步判定是正母線A相線路發(fā)生了故障。

在繼電保護(hù)裝置中，故障錄波器是一個能夠記錄故障信息的存儲裝置。當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生如短路等故障時，它將會自動啟動并持續(xù)記錄系統(tǒng)每相電流、電壓、頻率等電氣量，以及相關(guān)的重要數(shù)據(jù)，這給運(yùn)維人員日后進(jìn)行故障分析提供了強(qiáng)有力的一手資料。

緊接著，檢修人員隨即調(diào)出了故障發(fā)生時主變故障錄波器記錄的110 kV正母線的電壓、電流變化情況，發(fā)現(xiàn)在14:43:31，正母線路的A相相電壓突然由正常值驟降至0附近、相電流劇增，而此時，B相與C相的相電壓卻保持不變，另外，系統(tǒng)中的中性線上出現(xiàn)了零序電壓、零序電流，整個故障持續(xù)時間大約在50 ms左右。

眾所周知，電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時候，它的三相具有對稱性，零序電流、電壓在理論上為0，實(shí)際運(yùn)行中接近零。當(dāng)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障時，中性線上將會出現(xiàn)很大的零序電壓和電流。從發(fā)生故障時，A、B、C三相電壓電流以及正序電壓電流變化情況來看，此次故障完全符合單相接地短路故障特征。因此可以判斷是正母線A相發(fā)生接地短路故障，從而導(dǎo)致正母線的母差保護(hù)動作。這樣看來，繼電保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生母差保護(hù)動作正確，不屬于誤動作情況。

3 事故原因分析

在明確了是正母線的A相發(fā)生接地短路故障后，檢修人員隨即做好個人防護(hù)，開始對正母線路及所連開關(guān)展開仔細(xì)巡查。在巡查到南602線開關(guān)側(cè)處，發(fā)現(xiàn)幾處異常點(diǎn)：（1）該開關(guān)A相開關(guān)下截瓷瓶的第一片瓷裙上有明顯放電灼傷痕跡，表面釉質(zhì)發(fā)黑、起皮、脫落，如圖2（a）所示；（2）底部開關(guān)構(gòu)架上也有放電痕跡，如圖2（b）所示；（3）在現(xiàn)場電纜蓋板上發(fā)現(xiàn)有殘余的氣球碎片，如圖2（c）所示。而其他與正母線路相連接的線路或者開關(guān)均不存在異?，F(xiàn)象。綜合以上信息，可以初步判定是南602線開關(guān)曾經(jīng)遭遇過接地短路故障。

圖2 事故現(xiàn)場部分圖片

為了進(jìn)一步查清南602線開關(guān)的是如何發(fā)生接地短路故障，運(yùn)維檢修人員通過調(diào)取變電站現(xiàn)場監(jiān)控視頻，發(fā)現(xiàn)在事故發(fā)生前有一只氣球飄到了南602線的開關(guān)間隔，氣球靠近位置與放電的部位高度吻合，因此可以判斷是氣球及氣球下的細(xì)繩與開關(guān)下端構(gòu)架形成回路，引發(fā)正母線的A相線路對地放電，強(qiáng)大的電流瞬間擊碎了氣球。由于此次發(fā)生短路故障的地點(diǎn)處在開關(guān)器件的母線側(cè)，如圖3所示，屬于110 kV母差保護(hù)范圍，因此母差保護(hù)動作，并立刻跳開了與正母線相連的所有開關(guān)器件。

圖3 正母線A相接地短路故障示意圖

4 事故現(xiàn)場處置與預(yù)防措施

事后，檢修人員對瓷裙放電部分進(jìn)行清洗檢查，將表面起皮脫落部分清除，并除去法蘭表面毛刺。考慮到瓷裙外表部分破損，其絕緣性能未知，因此有必要對瓷裙進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)得到絕緣表面電阻測試值為2.91 TΩ，可知開關(guān)瓷裙的絕緣電阻合乎規(guī)定，絕緣性能良好。為了盡快恢復(fù)系統(tǒng)供電，故暫時沒有必有對瓷裙進(jìn)行更換。

接著現(xiàn)場對該變電站的#1、#2主變油樣進(jìn)行取樣分析，經(jīng)油色譜數(shù)據(jù)分析后，排除了主變由正母線短路可能引發(fā)的潛在故障。

最后對#1、#2主變進(jìn)行振動帶電檢測，其檢測結(jié)果經(jīng)廠家分析討論后，結(jié)論為主變本體無明顯異常。至此，正母線A相接地故障消除成功，可以為系統(tǒng)恢復(fù)供電。

由于陶瓷是良好的絕緣體，而瓷釉的憎水性可以使雨水無法附著在絕緣表面，由于第一片瓷裙表面部分釉脫落，設(shè)備完整性被破壞，因此，在后期的運(yùn)檢工作中，運(yùn)維人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對南602線開關(guān)的巡視強(qiáng)度，著重觀察運(yùn)行中絕緣表面是否有異?，F(xiàn)象。為保險(xiǎn)起見，應(yīng)當(dāng)盡快安排設(shè)備更新計(jì)劃，停電對瓷釉脫落部分進(jìn)行噴涂RTV處理，以防在雨雪等潮濕天氣下，濕氣雨水弱化瓷裙的絕緣性能。

此次變電站的正母線A相刀閘發(fā)生接地短路故障是由于空中飄來的氣球所導(dǎo)致，屬于偶然不確定的突發(fā)事件。從本次事故中，可以看到小小的氣球飄浮物卻給變電站的安全運(yùn)行帶來了意想不到的危害，因此，要重視飄浮物對變電站的潛在危險(xiǎn)性，有必要采取一些積極有效措施預(yù)防漂浮物引發(fā)電力事故。

從漂浮物的源頭上下手，電力公司要加大保護(hù)電力設(shè)施的宣傳力度，宣傳飄浮物可能給電網(wǎng)帶來的危害，勸導(dǎo)人們不在變電站附近釋放氣球、風(fēng)箏等高空飄物。要加大轄區(qū)內(nèi)漂浮物的巡查力度，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)隨意懸掛空飄廣告的違法行為，應(yīng)當(dāng)立即給予撤除。

強(qiáng)化運(yùn)維人員的責(zé)任意識，實(shí)行“變電站設(shè)備主人制”，為每座變電站指定一名負(fù)責(zé)人。班組成員要綜合運(yùn)用遠(yuǎn)程視頻巡視與現(xiàn)場巡視手段開展設(shè)備巡查工作，確保巡視能夠全覆蓋，無死角。對暴露于戶外的一次設(shè)備區(qū)域要進(jìn)行漂浮物隱患的重點(diǎn)排查，及時發(fā)現(xiàn)隱患并處理。同時公司安監(jiān)部門要對每名負(fù)責(zé)人進(jìn)行監(jiān)督與考核，不定期檢查變電站的漂浮物隱患治理情況，進(jìn)一步夯實(shí)治理效果。

要做到防患于未然。平時應(yīng)密切關(guān)注天氣變化情況，在大風(fēng)天氣來臨之前，要提前對變電站附近的廣告牌等易被吹落物體進(jìn)行加固，拆除橫幅、清理塑料垃圾，消除隱患。同時也要做好各種相應(yīng)的應(yīng)急準(zhǔn)備工作。

5 結(jié)束語

母差動作保護(hù)具有速動性與選擇性，當(dāng)母線發(fā)生故障時候，它能夠快速地切除故障，使事故范圍不再擴(kuò)大，降低經(jīng)濟(jì)損失。作為變電運(yùn)維人員，應(yīng)當(dāng)能夠熟知并理解母差保護(hù)的基本原理，這樣，在母差保護(hù)動作后，要能快速地查找出事故原因并開展積極有效的處置工作，盡快消除故障，縮短停電時間，使電力系統(tǒng)在短時間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行。