1 0 k V線路保護越級跳閘故障原因分析

徐曉龍

(淳化縣供電分公司，陜西 淳化711200)

繼電保護是確保電網正常運行工作的重要措施，在電力生產過程中發揮著著重要的作用。歷經數年的迅速發展，保護硬件歷經了由應用較早的電磁式繼電器至當前的微機化保護的歷程，在集成化程度領域上有了突飛猛進的發展；在軟件的設計環節方面上，最前沿理論成果衍生出多種全新算法，朝著采點頻率提高與采樣準確性二個方面日益發展，從而使保護性能不斷獲得迅速發展與完善。從理論上講，目前繼電保護已經可以從容應對各種電網故障，快速、準確的處理各種電網事故。但在實際應用中，因為受各種因素的影響，繼電保護還是會出現誤動作的情況。作為繼電保護專責人員，有必要對故障進行客觀分析，找出問題所在加以整改，避免事故再次發生，造成重復損失。

1 故障的發生

近期某35kV變電站發生了一起故障。此站是終端站，10kV電壓等級部分采用了單母線分段的一次接線方式，故障線路所在的母線共有四條出線，所有10kV電壓等級開關均采用室內型真空斷路器。站內10kV部分接線形式：各條出線由開關到出口隔離刀閘采用3*240規格電纜，隔離刀閘以外部分采用150mm2截面架空導線。站內的10kV正常運行方式為：兩臺變壓器各帶本段母線，255分段（聯絡）開關斷開。保護配置為35kV站的典型配置：35kV主變配置差動，低壓側后備保護復壓閉鎖過流保護，本體、有載瓦斯保護；10kV出線配置I段，II段電流保護。線路部分以架空為主，配置重合閘保護，電纜線路重合閘保護取消。

故障發生時，調度端顯示：1#主變低壓側復壓過流保護和4#10kV線路保護先后啟動，分別跳開1#主變主二次151開關和4#10kV線路開關，備自投動作合上分段255開關，無電量損失。派出的巡視人員在站內檢查中發現：站內母線設備沒有故障，電纜部分沒有看到明顯放電噴傷，當地后臺保護信號顯示#1主變低壓側后備保護和10kV線路保護先后啟動，依次動作跳閘。隨后線路架空部分經巡視也沒有發現明顯問題，申請第一次試送。試送時操作合上1#主變主二次開關正常，合上出線開關時再次出現了1#主變低壓側后備保護和線路保護同時啟動，先后跳閘的問題。于是通知保護人員到現場處理。保護人員到場后看到1#主變保護裝置報復合電壓閉鎖過流啟動，線路裝置報速斷保護啟動，兩裝置均正常發出跳開關指令，站內其他設備均正常運行。之后對兩臺保護裝置進行了多次單獨校驗，均未發現問題。

2 故障的原因

2.1 保護整定的配合問題

10kV線路保護I，II段保護定值整定依據是以10kV的短路水平和負荷大小為基礎的；而1#主變所整定的復合電壓閉鎖過流保護的整定依據是按照變壓器容量為準，同時考慮到了1#主變與線路的保護配合，并兼顧保護的靈敏性。繼電保護裝置的靈敏性（又稱靈敏度）是指對于其保護范圍內發生故障或不正常運行狀態的反應能力。以相間短路的保護裝置為例，評價其靈敏性不但要求它在最大運行方式下發生三相金屬性短路（短路電流最大）時能夠靈敏動作，而且在最小運行方式下發生兩相短路或兩相接地短路（短路電流最小）時，也能夠有足夠的靈敏度。但在實際上，站內出線所帶均多為生產用電負荷，很多企業由于各種原因只投入了部分用電負荷，在整定10kV線路定值的過程中必須按照滿負荷運轉考慮，整體線路保護定值偏大，犧牲了部分靈敏性。如果變壓器容量小而線路的負荷大，有可能會發生如下的情況：當線路發生故障時，故障電流還沒達到線路保護啟動值，同時，在母線上的故障線路電流與非故障相的電流的和值達到了主變后備保護的電流啟動值，在有復壓的情況下就有兩種保護同時啟動的情況發生。實際保護定值為：主二次CT變比：1500/5，定值3A折算成一次電流為900A；10kV出線CT變比600/5，I段定值15A，II段7A。折算成一次電流分別為1800A和840A，由此可以看出主變后備保護電流一次值比線路II段保護電流一次值僅僅大60A，完全有上述可能發生。

2.2 CT的抗飽和特性問題

CT是一次與二次間電流聯系的橋梁，如果CT出現問題或者僅僅是特性不佳，則會導致保護錯誤的動作。CT的飽和與CT的標稱準確限值電流倍數有關，它的定義為：當二次負載所帶負荷為額定阻抗，并且一次電流達到額定電流的標稱準確限值倍數時，CT處于極限保護邊緣，一二次的復合誤差剛好可以維持在誤差區別以下。以5P15為例，15就是標稱準確限值電流倍數，5是一二次的誤差區別。根據這個定義，如果一次電流瞬間超過了達到標稱準確限值電流倍數，CT會產生飽和的現象，二次不會出現大電流的響應，因此保護有可能會出現拒動的情況。由于10kV的出線保護沒有及時動作，導致主變后備保護啟動。在復壓過流保護啟動的瞬間，線路故障沒有切除，故障電流依然存在，而線路CT經過這一短延時之后，二次電流增長到保護啟動值，啟動保護裝置切除故障。

2.3 特殊原因的外部故障

根據保護報文和開關實際動作的情況來考慮，還有一種可能是外部出線三相短路造成保護同時啟動。如果10kV出線出口金屬性短路，瞬時短路電流足夠大，達到使得出線保護與主變后備保護都動作的程度。出線開關在保護出口后t1時間跳開閘，這個時間t1應小于主變后備保護的動作時間t2。而t1可能由于機械原因無限延長，或者雖然最終也跳開了出線開關，切除了故障源，但是主變后備保護動作時間t2小于延時后的t1，既在線路保護動作之前就已經完成了跳閘動作，這樣也可以解釋主變后備保護先于線路動作的情況其原因所在了。

最終，經過對線路多次進行檢查，發現站內線路出口電纜三相短路，同時檢修發現10kV線路開關機構特性不良。正是這兩個原因造成了這次故障。

3 通過故障得到的經驗

詳盡分析故障錄波信息是準確判斷故障性質的重要前提，必須予以足夠的重視。通過對故障波形的分析，將有利于對事故原因的判斷，從而給與盡快的解決。

1）各層級之間的保護定值在電流大小和時間配合上都要留有足夠的裕度，防止特殊情況下的故障擴大化。

2）保證實際準確限值電流倍數，對保護CT應盡量選用較大一些的變比，防止CT飽和出線保護誤動。同時必須注意：當選用同一鐵芯的半匝數繞組抽頭時，在回路實際阻抗不變的條件下，實際的一次準確限值電流值將成平方下降，即為全匝數時的1/4。因為此時標稱準確限值電流倍數和二次額定電流基準值均下降了1/2。

3）加強一次設備的檢修工作，確保設備正常時能夠安全運行，遇到意外狀況能夠正確，及時的斷開，防止事故進一步擴大。

4）加強機械傳動機構的檢測，定期對傳動機構，儲能機構進行機械性保養，確保操作機構正確動作。

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