（江苏省电力公司检修分公司 江苏南京 211102）
摘要：某500kV变电站220kV线路流变B相故障爆炸，线路保护正确动作跳闸。流变爆炸过程中同时导致220kV两条母线保护动作，母线保护跳开这两段母线上的所有运行支路。本文通过对故障波形及保护特点加以分析，再现了故障全过程，解释了保护动作行为；并通过本次故障分析，进一步认识到REB103保护的独特之处。
关键词：保护动作；故障分析；母差保护
X年X月X日凌晨，某500kV变电站的220kV线路流变B相故障爆炸，该线路配置的“PSL602”、“RCS931”两套保护动作跳闸，其中B相短路电流达10.27kA。爆炸过程中导致220kVⅢ、Ⅳ母母线保护动作，跳开这两段母线上的所有运行支路。
1、故障经过
故障发生时气象条件良好。故障发生时站内一次接线见图1，本次故障分为三个阶段。
1.5：06：16 发生2Y41 B相TA接地故障，保护正确动作跳开B相；故障97.5ms后2Y41 A相发生接地故障，保护正确动作先跳B相，未重合前转跳三相。
2.故障773.7ms后，IV母线A、B相发生接地故障，IV母线母差保护正确动作，切除故障。
3.尽管2Y41开关已切除故障，但TA喷油、燃弧进一步加剧后爆炸，伤及2Y41开关和线路隔离刀闸，导致TA连接断路器的管型导线断裂、跌落、燃弧，2Y41开关机构箱烧灼，造成III母线发生接地故障。终由III母母差保护正确动作，切除故障。
2、保护动作行为分析
故障的第一阶段是因为2Y41 B相TA一、二次击穿形成接B相地故障，短路电流达到10.27 kA。20.3 ms后线路保护正确动作，50 ms后跳开B相。随后因2Y41 B相TA喷油、燃弧、爆炸，在故障发生97.5ms后，发展为2Y41 A相接地故障，短路电流达到9.94kA，115.6 ms后保护正确动作跳A、B、C相，147.6 ms后切除故障；保护动作过程及录波见图2。
图2 2Y41 TA 故障时保护正确动作录波图
故障的第二阶段是在773.7ms后，2Y41 B相TA本体喷油，燃弧、爆炸的程度加剧，导致IV母线A、B相发生接地故障，786.3 ms 后IV母母差保护正确动作，跳开2550、2600、2Y42、2Y47和2502开关，813.7ms后切除IV母故障。
故障后检查发现IV母A、B相分别约有1.5m弧光灼烧的痕迹，故障录波和现场情况分别见图3、图4。
故障的第三阶段是IV母保护正确动作后，2Y41 B相TA接地故障，发生喷油、爆炸，虽然2Y41开关已切除TA故障，但是TA爆炸已伤及2Y41开关，并导致TA连接开关的管型导线断裂、跌落、燃弧，2Y41开关机构箱烧灼，造成III母线B、A相先后发生接地，使故障延续到 1175.6 ms后，III母母差保护A相正确动作，1206.3 ms后切除故障。故障录波和现场情况见图5和图6。
该站线路保护的距离II段动作时间均在2S以上，所以继续通过2500开关向故障点输送短路电流。故障时的一次系统接线方式和短路电流分布情况见图9。
故障后的检查发现除III母的第二套微机型母差保护装置（型号RCS915）采样板损坏外，III母REB103和站内相关保护的定值，动作行为和二次回路均正常[1]。
3、进一步的故障分析
为什么在如此严重的故障发生时REB103却动作的如此缓慢？通过对二次回路的检查揭示了问题所在。
REB103母差保护基于中阻抗原理，结构简单，运行可靠。但其本质上是一套整流型保护，不能像微机保护那样记录故障信息。特别是用于双母线结构的REB103因电流二次切换回路大幅度增加了二次回路的复杂性[2]。
IB1 + IB2 + IBX = ID1
TA发生故障使2Y41 TA B相和A相的二次回路被短接，REB103在发生母线区内故障时差动回路的等值原理图见图10。
由图11可知，2Y41开关已跳开，母线又发生内部故障，但TM1被短接，等效于流经2500开关短路电流的IB2全部直接流回N点，使UT3≈ 0，差动回路无法建立起动作电压UT3而导致保护拒动。模拟试验结果表明IB2直接流回N点的电流约为IB2的94%[3]。
在2Y41 TA B相二次回路因故障燃弧被短接的同时，A相二次回路亦因绝缘破坏为被短接，造成该母差保护的A相元件也无法动作。
对应REB103的原理接线图，故障点如图12所示。
直至2Y41 B相TA瓷套爆炸，TA端子箱被爆炸的气浪冲开，断开了因燃弧而短接的电流二次回路.至此，REB103的差动等值原理图由图10随故障持续发展的过程改变为图13，保护恢复正常运行，跳开了III母线上的所有开关。
4、结论与建议
综上所述，本次故障过程的第一、二阶段站内相关保护的动作行为正确。结合故障现场、发展的过程和REB103的原理分析，以及模拟试验和事故后TA解体情况来看：
2Y41 B相TA的整个二次绕组部分有明显过火烧损痕迹，顶部因电弧烧灼形成一个直径约4mm的贯穿性孔洞；电容屏主绝缘内侧的二次绕组罩壳击穿，并形成接地故障并烧熔电流二次回路造成REB103保护的B相差动无法动作，接地电流使地电位骤升的同时造成2Y41 A相TA接线盒内电流二次回路绝缘破坏 致使REB103保护的A相差动也无法动作。
故障电流产生的热量使TA内部压力迅速升高，令金属膨胀器顶起，造成头部罩壳沿焊接缝处爆裂。故障电流产生的点动力和急剧升高的内部压力使TA头部快速上窜、断裂、跌落将连在一起的电容芯棒从流变底部的接地装置中拔出并断开了接地回路。
与此同时，瓷套内故障电流因接地回路突然断开形成拉弧，致使TA接线盒在瓷套中部发生爆炸后脱落并拉断二次回路的短接点，从而使REB103动作，跳开2500和母线上的其他开关。
故障造成III母第二套微机型母差保护的采样板损毁，因线路对侧距离二段动作时间均大于2.6秒，所以本次故障最终由REB103母差保护切除。
通过本次故障分析，进一步认识到REB103保护的独特之处：
1.REB103备用间隔辅助流变虽不参与运行，但它仍接在差动回路中，短接辅助流变原边绕组将造成保护拒动。
2.必须保持REB103保护装置及其相关二次回路的绝缘始终处于良好状态。
3.相对于目前的微机保护，REB103由于配置了辅助流变，能良好地隔离电弧串入保护电流回路。
参考文献：
[1]国家电网公司.国家电网公司继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009。
[2]闫丽萍，米德利.REB103中阻抗母线差动保护原理及增设原则.科技纵横，2010，4（171）.
[3]陈月卿，虞俊峰.REB103保护存在的问题及解决措施.电力与电工，2009，6（39-41）.
论文作者:刘孝刚,陈瑞俊,崔晓祥
论文发表刊物:《电力设备》第03期供稿
论文发表时间:2015/11/2
标签：故障论文; 母线论文; 动作论文; 回路论文; 电流论文; 发生论文; 正确论文; 《电力设备》第03期供稿论文;