防止中阻抗母差保护整流回路引起的误动

广东电力系统在上世纪80年代末至90年代中期，大量应用了中阻抗母差保护取代比相式的电磁型母差保护。随着时间的推移，由于元器件的老化损坏，该类型保护相继出现了一些缺陷，尤其以整流回路二极管损坏造成保护制动特性失效，区外故障引起保护误动最为典型。

    1事件经过

    2003-12-19T09：28：56，220kV某变电站110kV AG线1132开关保护跳闸，10：24：38，在强送该站AG线1132开关时，手合后加速保护动作，同时该站110kV母线Ⅰ、Ⅱ段差动保护动作，跳开该站110kVⅠ、Ⅱ母线上所有开关和母联1012开关，造成110kV10余个变电站失压。

    2事后检查情况

    2.1一次设备检查情况

    经组织查线发现110kV AG线N17，18，19杆拉线被盗后引起此3座水泥杆倒杆。

    2.2继电保护设备检查情况

    （1）220 kV该站110 kV母线保护动作信号：110 kV母联1012开关控制屏发“母差屏直流电源消失、Ⅰ母差动作、Ⅱ母差动作、电压断线”光字牌；110KV母差保护屏“Ⅰ母差动作、Ⅱ母差动作、Ⅰ母复归延时、Ⅱ母复归延时，2号稳压、110 kV电压回路断线”灯亮。故障录波成功。

    （2）检查保护装置二次接线，保护端子排、装置背板二次线排列整齐、接线正确，无螺丝、线头松动现象。检查CT接线，核对CT变比接线均正确。

    （3）检查装置切换继电器的接点，装置刀闸位置切换和现场运行位置一致。检查交流断线监视回路正常。

    （4）检查所有回路的差动继电器和起动继电器的动作值均在（0.4～0.5）Ie之间，满足装置整定值（0.4～0.6）Ie的要求。且装置动作时信号及差流检测正常。

    （5）按厂家介绍试验方法检测装置整流回路，发现有部分整流二极管正向、反向均导通，且对各间隔的整流二极管用250V兆欧表检测时，正、反向电阻为0，而正常的整流二极管在正向时应为0，反向时为无穷大。进一步用万用表对整流二极管进行电阻测量发现母联、AF线、AK线3个间隔整流的2个二极管已完全导通。正向、反向电阻测量值均趋于0。

    （6）对有整流二极管完全导通的整流桥插件进行制动特性试验，测得的制动系数几乎为0，说明对于含有损坏整流二极管整流回路，保护已经不具备制动特性。

    （7）分析故障录波图，AG线三相故障时短路一次电流约为17000A，按CT10％误差计算，故障时不平衡电流已超过110kV母线保护差动动作整定值。加之110kV母联、1，2，3，4号主变中故障电流含有较大的非周期分量、电流波形明显偏向时间轴的一侧，此非周期分量在经电流互感器转变时，在电磁暂态过程中，使一次电流不能真实地转变到二次回路，从而增加了故障时的不平衡电流。

    （8）保护装置在定检有效期内。

    3保护误动原因简要分析及结论

    综上所述，此次母差保护误动的直接原因是：Ⅰ、Ⅱ母差动保护的整流回路的整流二极管出现成串损坏（反向导通），导致制动电压接近于0，从而使保护制动特性失效，在母线区外故障时不平衡电流超过动作值，造成Ⅰ、Ⅱ母差动保护发生误动作。

    间接原因是：厂家的调试大纲对二极管损坏造成装置在外部故障时失去制动而误动未充分重视，因此在调试大纲中没有要求在定检时对二极管的检查及制动特性的检查，使装置的隐患未能及时发现，从而对该装置定检时得出错误的合格结论。

    4反措及整改措施

    事件发生后，立即对电网运行中的10套相同原理的母差保护进行了针对整流回路二极管的专项检查，并制定了相应的反措及整改措施。

    （1）利用厂家提供的备件更换所有特性变差的二极管，并对母差保护Ⅰ、Ⅱ母差动保护制动特性进行检查。同时对更换二极管后的母差保护，分别从每一个间隔A、B、C三相加电流检查保护动作值各保护有关制动系数和动作值，以保证每套母差保护装置的制动系数均在0.75左右，达到正常值标准。

    （2）由于此种保护为晶体管保护，保护元件组合较多，且装置元件在运行中无自检功能，不能及时发现装置元件的损坏情况，在沿海气候条件及在各种故障类型的短路电流冲击下，装置的元器件随时会损坏。为此，计划在2004－2005年逐步更换为具有较强自检功能的微机型母差保护。

    （3）将整流二极管反向截止特性、正向导通特性试验，保护的制动特性和动作特性试验纳入每年的中阻母差定期部检项目中，同时在检修ABC文档中补充相应程序和内容，以指导今后的现场检验工作，避免发生类似的问题。

    （4）加强继电保护人员的技术培训力度，加深对中阻抗型母差保护原理的认识，避免人为因素导致定检质量下降事件的发生，并进一步加强对包括母差保护在内的二次设备的技术管理工作，从制度上保证二次设备的运行维护水平。

    （5）切实加强电力生产安全管理。首先，从电网结构上加大改造力度，从保电网的目的出发，认真研究如何优化电网结构。其次，在增强电网结构的同时，合理安排电网运行方式，避免一个220kV枢纽站单独向过多的110kV变电站供电，并做好各种运行方式下的事故预想，合理安排考虑各变电站之间的转供，使得各站在事故情况下相互支援。第三，必须对继电保护按规定周期全部定检，特别要保证母差等保护能正确无误地动作；规划、选择和安装好安全自动装置，并确保其完整、完好，准确动作；制定系统稳定破坏、电网崩溃的反措方案；切实把住确保电网安全稳定运行的三道防线。第四，加强输电线路巡视，加大电力设施保护宣传和打击盗窃破坏电力设施犯罪行为的力度，加强与当地政府和公安部门通与联系，警电联合，建立打击破坏电力设施的长效机制。

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