220kV主變低后備保護(hù)越級(jí)跳閘事故原因分析及對(duì)策

摘要：針對(duì)某地區(qū)一起低壓側(cè)出線(xiàn)故障引起主變保護(hù)跳分段開(kāi)關(guān)的事故，從主變低后備與出線(xiàn)及電容器保護(hù)的時(shí)限配合進(jìn)行分析，提出兩種保護(hù)配合整定方案，并經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定最終方案。

關(guān)鍵詞：主變 低后備保護(hù) 保護(hù)配合 整定方案

0 引言

電力變壓器是變電站的主要設(shè)備之一，在電網(wǎng)中有著不可替代的作用，然而隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，負(fù)荷密度日益增加，由配網(wǎng)故障引起主變近區(qū)短路導(dǎo)致主變損壞的事故日漸增多?；谠黾又髯冞\(yùn)行安全性的目的，許多地區(qū)通過(guò)制定一系列反措確定了統(tǒng)一的繼電保護(hù)整定方案。但是由于某些變電站運(yùn)行方式有別于普通站，而有的保護(hù)整定方案并未將這些特殊因素考慮在內(nèi)，當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，就存在主變低后備與出線(xiàn)及電容器保護(hù)配合不當(dāng)導(dǎo)致越級(jí)跳閘的問(wèn)題。

本文通過(guò)分析一起低壓側(cè)出線(xiàn)故障造成主變保護(hù)跳分段開(kāi)關(guān)引起低壓側(cè)母線(xiàn)失電事故的原因，提出了兩種針對(duì)此次事故的保護(hù)配合整定方案，并經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定了最終方案，以期與同行商榷，達(dá)到防范此類(lèi)事故的目的。

1 事故前方式

事故前某220kV變電站運(yùn)行方式如圖1所示，因該站1號(hào)主變?yōu)閱?wèn)題變，其正常方式為：1號(hào)主變301開(kāi)關(guān)冷備，35kV分段300開(kāi)關(guān)在合位，2號(hào)主變302開(kāi)關(guān)帶35kV I、II段母線(xiàn)。

2 事故經(jīng)過(guò)

某日2時(shí)40分40秒圖1中367線(xiàn)發(fā)生相間短路故障（過(guò)流保護(hù)II段范圍），367開(kāi)關(guān)電流保護(hù)II段動(dòng)作跳閘的同時(shí)，該站2號(hào)主變35kV限時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)300開(kāi)關(guān)造成35kV I段母線(xiàn)失電，從而引起該站35kV I段母線(xiàn)負(fù)荷全失，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。

3 原因分析

3.1 事故時(shí)保護(hù)整定方案

事故發(fā)生時(shí)保護(hù)的整定方案（方案一）如下：

35kV出線(xiàn)電流I段按躲過(guò)線(xiàn)路末端故障整定，針對(duì)短線(xiàn)路采用電流閉鎖電壓速斷整定，2號(hào)主變35kV限時(shí)速斷與出線(xiàn)II段配合（由于與出線(xiàn)I段保護(hù)配合靈敏度不滿(mǎn)足要求，故與出線(xiàn)II段保護(hù)配合），0.2秒跳分段，0.4秒跳302開(kāi)關(guān)，0.6秒跳三側(cè)，2號(hào)主變35kV過(guò)流保護(hù)與出線(xiàn)過(guò)流段配合，1.5秒跳分段，1.8秒跳302開(kāi)關(guān)，2.1秒跳三側(cè)。

3.2 事故原因分析

方案一是根據(jù)該地區(qū)防止變壓器近區(qū)故障的繼電保護(hù)措施所制定的，以保證主變?cè)诮鼌^(qū)短路時(shí)快速切除故障為出發(fā)點(diǎn)。近區(qū)故障時(shí)，如果故障點(diǎn)發(fā)生在I段母線(xiàn)，則主變保護(hù)（做為線(xiàn)路及母線(xiàn)故障的后備）最長(zhǎng)以0.2秒跳分段切除故障，若故障發(fā)生在II段母線(xiàn)，則主變保護(hù)（做為線(xiàn)路及母線(xiàn)故障的后備）最長(zhǎng)以0.4秒跳本側(cè)開(kāi)關(guān)切除故障。但主變跳分段300開(kāi)關(guān)的時(shí)限與35kV出線(xiàn)限時(shí)速斷時(shí)限不配合（都為0.2秒），任何一回出線(xiàn)II段范圍內(nèi)的故障都有可能造成主變誤跳分段，造成I段母線(xiàn)失電，同理任何一回出線(xiàn)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作都有可能造成主變誤跳分段，造成I段母線(xiàn)失電。

4 對(duì)策

針對(duì)該變電站特殊的運(yùn)行方式，提出如下兩種保護(hù)配合整定方案，并做經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)：

4.1 方案二

35kV出線(xiàn)電流I段按躲線(xiàn)末故障整定，針對(duì)短線(xiàn)路采用電流閉鎖電壓速斷整定，丹河站2號(hào)主變35kV限時(shí)速斷與出線(xiàn)II段配合，跳分段壓板退出（將I、II段母線(xiàn)看成一條母線(xiàn)），0.4秒跳302開(kāi)關(guān)，0.6秒跳三側(cè)，2號(hào)主變35kV過(guò)流保護(hù)與出線(xiàn)過(guò)流段配合，1.5秒跳分段，1.8秒跳302開(kāi)關(guān)，2.1秒跳三側(cè)。

優(yōu)點(diǎn)：與方案一相比，解決了出線(xiàn)限時(shí)速斷及過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)主變保護(hù)誤跳分段的問(wèn)題，線(xiàn)路近區(qū)故障時(shí)線(xiàn)路保護(hù)以0秒至0.2秒切除故障，能保證主變后備保護(hù)與各出線(xiàn)保護(hù)配合。

缺點(diǎn)：無(wú)論I段出線(xiàn)還是II段出線(xiàn)故障，在線(xiàn)路保護(hù)拒動(dòng)的情況下，主變限時(shí)速斷均以0.4秒時(shí)限切除故障，在35kV母線(xiàn)故障情況下，主變后備均以0.4秒時(shí)限切除故障（考慮到該站35kV母線(xiàn)已做絕緣化包封，故障機(jī)率很小）。

4.2 方案三

將35kV出線(xiàn)電流I段保護(hù)范圍伸長(zhǎng)（I段退出電壓元件），2號(hào)主變35kV限時(shí)速斷與出線(xiàn)I段配合，0.2秒跳分段，0.4秒跳302開(kāi)關(guān)，0.6秒跳三側(cè)，2號(hào)主變35kV過(guò)流保護(hù)與出線(xiàn)過(guò)流段配合，1.8秒跳分段，2.1秒跳302開(kāi)關(guān)，2.4秒跳三側(cè)。

優(yōu)點(diǎn)：該方案保證主變?cè)诮鼌^(qū)短路時(shí)快速切除故障，

并保證主變保護(hù)與出線(xiàn)保護(hù)配合，對(duì)于近區(qū)故障，大多數(shù)情況下由出線(xiàn)的速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘，主變保護(hù)作為后備。對(duì)于I段母線(xiàn)各出線(xiàn)故障0.2秒切除故障。對(duì)于II段母線(xiàn)各出線(xiàn)故障0.4秒切除故障。對(duì)于過(guò)流保護(hù)存在的同類(lèi)問(wèn)題，由于過(guò)流保護(hù)反映的是較遠(yuǎn)故障，宜保證選擇性增加主變跳分段的時(shí)限級(jí)差。

缺點(diǎn)：由于各出線(xiàn)速斷保護(hù)范圍伸長(zhǎng)，本線(xiàn)路供電的任一臺(tái)設(shè)備故障都有可能造成本線(xiàn)路非選擇性跳閘（考慮到該站實(shí)際所帶煤礦、冶煉負(fù)荷為高危用戶(hù)，這種情況不可避免）。

5 結(jié)論

目前，各地區(qū)對(duì)變壓器能否快速切除近區(qū)故障非常重視，無(wú)論是安裝限流器還是壓縮保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，其目的都是盡可能縮短主變承受短路電流沖擊的時(shí)間。對(duì)于壓縮部分保護(hù)配合級(jí)差為0.2秒已達(dá)極限（整定規(guī)程為0.3秒[1]），對(duì)于電流保護(hù)配合而言，選擇性和速動(dòng)性的矛盾，應(yīng)根據(jù)一次設(shè)備狀況及承載短路電流的能力、所供負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求等方面綜合考慮[2-3]。

從該站設(shè)備及運(yùn)行現(xiàn)狀分析，35kV母線(xiàn)經(jīng)絕緣化包封后母線(xiàn)故障機(jī)率很小，而35kV故障時(shí)線(xiàn)路保護(hù)拒動(dòng)的情況同樣很少，因此正常情況下線(xiàn)路近區(qū)故障均能由線(xiàn)路保護(hù)快速切除故障，線(xiàn)路保護(hù)拒動(dòng)由主變保護(hù)0.4秒跳開(kāi)本側(cè)開(kāi)關(guān)的情況很少，因此本文認(rèn)為執(zhí)行方案二較好。

另外，對(duì)于延長(zhǎng)主變后備保護(hù)時(shí)限以求得配合的方案，如將2號(hào)主變低壓側(cè)限時(shí)速斷改為0.4秒跳300開(kāi)關(guān)，0.6秒跳302開(kāi)關(guān)，0.8秒跳三側(cè)，因?yàn)榕c縮短短路電流沖擊的初衷相悖，未列入考慮范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T584-2007，《3kV～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》[S]．

[2]趙曼勇.變壓器保護(hù)與系統(tǒng)保護(hù)整定配合方法探討[J].廣東電力，2003，16（6）：35-37.

[3]郝福忠，侯元文，郭海燕.35kV大容量變壓器繼電保護(hù)整定及配合[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（4）：116-118.

作者簡(jiǎn)介：李文斌（1974-）：男，山西高平人，工程師，主要從事電力系統(tǒng)工作。

馬安（1975-），男，山西晉城人，高級(jí)工程師，主要從事電網(wǎng)繼電保護(hù)工作。

梁永欣（1984-），男，山西呂梁人，工程師，主要從事電網(wǎng)繼電保護(hù)工作。