故障录波器在GIS母线故障原因分析的应用

故障录波器在GIS母线故障原因分析的应用

梁玉欣

（大唐黑龙江发电有限公司哈尔滨第一热电厂，黑龙江哈尔滨，150078）

摘要：故障录波装置通过记录保护设备在故障发生前后设备的电压、电流的波形变化，为故障后分析故障发生的原因，及确定故障点的位置，提供重要的理论依据。在本文通过在一次GIS母线故障中对故障录波装置的录波图的分析，准确的分析出故障点，找到故障的原因，避免故障的重复出现。

关键词：故障录波；GIS母线故障；全厂停电；防范措施

0、引言

电力系统故障录波装置“能完整记录电力系统大面积故障，系统振荡、电压崩溃等事件的全部数据。”装置是记录电力系统事故和振荡发生前后全过程的重要设备，是电力继电保护装置的重要组成部分。为电力故障的分析提供了重要的科学依据。

大唐哈尔滨第一热电厂在一次GIS母线短路故障中，使用的WDGL-V/X微机电力故障录波监测装置准确的记录了故障发生前后两条线路及两段母线和一台发电机的电压和电流的波形变化，通过对这些电力设备的电压电流波形的分析，为查找故障点和分析故障原因及发生过程提供了重要的依据。

1、系统图及保护配置

哈一热电厂母线采用双母线接线，接有两台发电机、一台启备变、两台主变和两条线路，发电机出口至主变低压侧与高厂变高压侧采用封闭母线，220KV母线采用GIS封闭母线。 GIS封闭母线是将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。以六氟化硫气体作为绝缘介质。

220KV母线采用深圳南瑞公司生产的BP-2B型母差保护，两条线路为北京四方公司生产CSC-103B型线路保护，发变组为南京南瑞公司生产RCS-985A型发变组保护，线路故障录波装置为山大电力的WDGL-V/X微机电力故障录波监测装置，详见图1。

图1 大唐哈尔滨第一热电厂一次系统图

2、事故经过

6月3日，哈一热电厂220kV系统双母线运行，母联6610开关在合闸状态;220KV I母线上运行元件为启备变、热南甲线，I母线PT，220KV II母线上运行元件为热南乙线、2号发变组、II母线PT，1号发变组处于冷备用状态；启备变带6kV厂用IA、IB段运行。2号机组负荷220MW，2号高厂变带6kV厂用IIA、IIB段运行，其它低压厂用系统运行方式正常。2号机组主汽压力14MPa，汽温540℃，高加处于解列检修状态，C、D高速循环水泵运行，A、B汽泵运行，五台磨煤机运行，A、B送、引风机、一次风机运行。

6月3日1时21分，220kV I母线母差保护动作，热南甲线6611开关跳闸、启备变220kV 侧6600开关跳闸、母联6610开关跳闸。同时2号发变组由DCS发出“燃料丧失”信号，MFT动作，发电机解列停机，2号发电机出口开关6602开关跳闸。因为启备变带1号机组6kV厂用IA、IB段运行，启备变跳闸及2号机组跳闸后，两台机组6KV母线同时失去工作电源和备用电源，造成全厂停电。

3、故障原因分析及处理

3.1故障原因分析

录波图220KV热南甲线、热南乙线微机保护动作报告，220KV第I套母差保护、第II套母差保护动作报告，及220KV系统故障录波器录波报告数据见图2-图7；

220KVI母线电压录波图

 图2 220KVII母线电压录波图

图3 热南甲线电流录波图

图4 热南乙线电流录波图

图5 母联电流录波图

图6 热2号发变组高压侧电流录波图

图7 热启备变高压侧电流录波图

根据上图可以看到，01时21分09.528时，I母线和II母线A相电压下降，同时母联A相电压下降，因母联电流互感器的极性端在I母上，母联电流反方向增大。同时，I母和II母产生零序电压3U0，此时热南甲线和热南乙线A相电流增大，并产生零序电流I0。可判定，此时I母线A相发生单相接地故障。在16ms后，I母线和II母线 C相电压下降，电流出现反向增大现象，30ms后I母线和II母线B相电压也出现下降，电流增大。可以判断，此时母线三相均出现了短路现象。可知，原本A相接地的单相接地故障变成三相短路接地故障，在故障发生50ms后，母联电流为零，热南甲线电流为零。此时，I母线被切除，而II母线电压逐渐恢复。根据分析，可判断为220KV  I母线内部首先发生A相接地，30ms后最终演变成三相短路故障，导致母差保护动作，断开与母线相连的断路器，跳开220KV母联6610开关、热南甲线6611开关、1号启备变6600开关。并在母差保护动作后，发出远方跳闸令，联跳哈南变侧热南甲线断路器。 由上述录波数据可以判定故障点首先发生在220KV I母线内部，并判定在故障发生后16ms左右的时间由单相故障过渡到相间故障。

3.2 故障处理

事故发生后，GIS厂家对母线进行检查，发现220KVI母线E1-2-3段A相支持绝缘子有裂纹，并有的以破损，造成I母线A相接地短路，由于三条母线共箱，A相接地后，因为出现闪络，使C相、B相先后接地，母差保护动作，使连接在I母线上的断路器跳闸。保护动作为正确动作。GIS厂家在对故障进行处理后，对I段母线进行了10小时耐压试验，保证了不在出现此类问题。

在对GIS检修的过程中，发现A相支持绝缘子裂纹，并且有的已经破损，而且B相也有裂纹，在GIS安装的过程中，安装工艺不规范。造成支持绝缘子有应力的产生，在长期的应力和母线运行中电腐蚀的作用下，造成支持绝缘子出现裂纹，绝缘遭到破坏，发生单相接地故障，又因为三条母线共箱，在A相故障时，发生闪络现象，使另外两相绝缘击穿，造成三相故障。

在故障发生后，GIS厂家进行对母线的支持绝缘子进行了检修工作，在检修过程中，要求厂家工作人员严格按照操作规范进行工作，防止母线扭曲，使支持绝缘子产生应力作用，形成绝缘子的破损，造成故障的发生。

4、结论

在本次故障中，通过继电保护装置报文和故障录波图形分析，对于快速的分析查找出故障点和故障类型，充分的指导检修工作的开展，为检修工作的开展提供方向。

参考文献：

[1]GB/T 14598.301-2010,微机型发电机变压器故障录波装置技术要求[S].

[2]GB/T 14285-2023,继电保护和安全自动装置技术规程[S].

[3]王婷,吴迪,张侃君.2017年湖北电网220 kV及以上电压等级继电保护及安全自动装置运行情况分析[J].湖北电力,2018,42(1):6-10.

作者简介：

梁玉欣（1982年12月24日），男，黑龙江哈尔滨人，汉族，本科毕业，高级工程师， 现从事电厂电气设备维护。