杨晋 张天翼
（国网河南省电力公司检修公司 河南郑州 450000）
摘要：本文详细讨论了一起500kV智能变电站跳闸事故，阐述了事故发生过程，深入分析了事故发生的原因，并有针对性的提出了预防措施和改进建议。为防止类似电网事故的发生提供了参考和借鉴。
关键字：500kV变电站；事故分析
1 事故简述
××年××月，某500kV变电站正常方式运行，该变电站1、2、3期工程同时开工建设，安装1×1000MVA主变压器一台，电压等级为500/220/35kV；500kV出线9回，采用3/2断路器接线；220kV出线6回，采用双母线接线。10日15时，该站500kV#1、#2母线CSC-150型微机母线保护中的失灵直跳功能出口（另外一套母线保护为RCS-915E型，也包含失灵保护，未动作），跳开#1母线的5011、5042、5061、5071开关及#2母线的5013、5043、5063、5073开关，5013、5043开关的RCS-921A型断路器保护三相跟跳，500kV#1、#2母线失电。跳闸过后变电站500kV系统接线图如图1所示。
2 事故原因分析
调查人员到达现场后，通过查询故障录波器、调度自动化系统记录等，确认其时变电站的500kV#1、#2母线并未发生故障，CSC-150型母线失灵直跳功能的出口属于误动。
（一）变电站500kV#1、#2母线的保护配置
500kV#1母线：
保护I：RCS-915E（南瑞继保）
保护II：CSC-150（北京四方）
500kV#2母线：
保护I：RCS-915E（南瑞继保）
保护II：CSC-150（北京四方）
（二）CSC-150保护报文分析
CSC-150保护的报文显示，造成变电站500kV#1、#2母线同时掉闸的保护是CSC-150型母线保护中的失灵直跳功能。
变电站使用了CSC-150型母线保护的两部分功能：一是母差功能，二是失灵直跳功能。失灵保护的动作逻辑在各断路器的断路器保护中完成，母线保护中的失灵直跳功能实际上只是为失灵保护提供出口回路，与母差功能的动作逻辑无关。即当500kV线路故障，且相应边开关失灵时，由该边开关的断路器失灵保护直接跳开本串的中开关，同时通过两套母线保护中的失灵直跳功能向连接母线的所有边开关发出跳闸指令。
断路器失灵保护启动母线保护的失灵直跳功能是在失灵保护动作后，输出两个开关量至母线保护来实现的，两个开关量在母线保护内部构成“与”门。正常运行时，母线保护装置的两个开入量均不会收到来自断路器失灵保护的跳闸命令，在断位；当断路器失灵保护动作发出跳闸命令时，母线保护装置的两个开入量同时闭合，经一个小的抗干扰延时（为10ms），向本母线的所有边开关发出跳闸命令。
为提高安全性，CSC-150型母线保护的两个失灵功能开入量采用了不同的回路设计：一路开入量经220kV光耦合直接接入装置，另一路开入量经220V/24V两级光耦转换后接入装置，两个开入量经逻辑“与”后，再延时10ms出口跳闸。
本次事故中，所有边开关的断路器失灵保护未发出跳闸命令（5013、5043开关的断路器保护发出的跟跳命令是由这两个开关跳闸引起的。其他边开关由于电流较小而未发出跟跳命令），但CSC-150母线保护内部记录的数据却表明，两个失灵直跳功能开入量均有输入。由于CSC-150记录两个失灵跳闸开入量的时刻是从失灵跳闸出口后2.5ms开始显示变位，故两个开入量的实际时宽应分别为：
220V/24V光耦开入量，超过152.5ms（保护装置的记录时长有限，不能确认何时返回），220kV直通光耦开入量为22.5ms。500kV#1、#2母线的两套CSC-150型母线保护中失灵功能的动作行为完全相同，因而造成两条母线同时跳闸。双重化配置的另外两套母线保护（RCS-915E型）未见异常。
（三）跳闸原因分析
考虑两套CSC-150型母线保护中失灵跳闸功能的动作行为完全相同，初步猜测保护动作的原因应源于母线保护中的两个失灵跳闸开入量或直流公用回路。为此，开展了以下调查工作：
（1）经过现场检查、试验，首先排除误接线、误整定的可能。
（2）测试CSC-150型母线保护的失灵功能开入量光耦的动作电压，符合反措要求，不至于因光耦动作电压过低受干扰而误出口。
数据如下：
220V/24V光耦开入量：131V（60%Ue）
220V直通光耦开入量：143V（65%Ue）
试验至此，已基本排除了装置本身因明显缺陷导致误动的可能。调查重点转移到直流回路。在讨论何种直流系统异常可能导致误出口时，有人提出：直流一点接地一般不会造成保护误动作，但应确认一下CSC-150型母线保护失灵功能开入量正端的对地电位，如其为-110V，但不会因直流一点接地造成误动，如果为悬浮电位，则有可能。
（3）测量CSC-150型母线保护，正常运行时失灵保护功能开入量正端的对地电位。
CSC-150型保护（两套装置数据基本相同）：
220V/24V光耦开入量正端对地电压0V
220kV直通光耦开入量正端对地电压-20V
分析认为，在这种情况下，若直流系统发生正端接地，光耦开入量负极性端瞬间对地电位将变为-220V。此时光耦（正极性端的对地电位为0V，光耦12正极性端的对地电位为-20V，则光耦11两端电压差为220V，光耦12两端电压差为200V。其后的电压差是一个指数衰减的过程，衰减的快慢与回路中的分布电容有关。光耦开入量正端引入线的分布电容越大，则加在光耦开入量两端的电压差衰减时间就越长，越容易超过母线保护内为躲开干扰而设置的开入量防抖延时，从而造成回路误出口。
经查，该开入量的正端引入线为多跟长电缆，存在较大的对地电容。因此在发生直流正接地的情况下，光耦11、12导通的可能性是存在的。3 经验教训和措施、建议
CSC-150型母线保护中的失灵直跳功能因光耦开入回路设计缺陷，在第二组直流正极一点接地或等效接地时误出口（但这一误出口与母差保护和失灵保护的动作逻辑无关）。
虽然CSC-150型母线保护失灵直跳功能光耦开入量的动作电压满足反措要求，但回路的反向截止作用导致光耦开入的正端对地电位不再是-110V。这一装置本身固有的设计缺陷是导致两条500kV母线开关同时全部跳闸的潜在原因，第二组直流系统正极接地或等效接地是诱发因素。这一缺陷的清楚也使得对光耦外围回路的设计和在微机型保护中应用的认识又向前推进了一步，并进一步完善了关于光耦使用的反措。
参考文献
[1] 马振良，吕惠成.10-500kV变电站事故预想与事故处理[J].中国电力出版社2006.6
[2] 艾新法.500kV变电站异常运行处理及反事故演戏[J].中国电力出版社，2010年
作者简介：
杨晋，男，学历:许昌学院电气工程及其自动化工学学士，研究方向:变电运行。
张天翼，男，学历:平顶山学院电气工程及其自动化工学学士，研究方向:变电运行。
论文作者:杨晋,张天翼
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：母线论文; 变电站论文; 光耦论文; 功能论文; 断路器论文; 回路论文; 电压论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;