線路故障短路時低后備保護未動作分析及建議

摘 要：2014年2月2日12：20分，35kV井泉變電站10kV井漠線線路兩相短路故障，故障電流達到高后備動作定值，未達到低后備動作定值，在井漠線斷路器跳開的同時轉換為母線三相短路故障，高后備未返回，疊加線路跳閘延時，以至于快于低后備動作，跳開主變兩側斷路器，造成10kV母線失壓。保護人員往往忽視YNd11型主變低壓側兩相短路時的高壓側某相1.15倍電流關系，此文給解決此類故障一種解決思路。

關鍵詞：跳閘；失壓；延時；轉換性故障

2014年2月2日12：20分左右， 35kV井泉變電站35kV2號主變3502斷路器、1002斷路器跳閘，10kV井漠線斷路器跳閘，重合成功，10kVII段母線失壓。

一、設備基本概況

35kV上井線進線帶35kVII母運行，35kVII母帶35kV 2號主變3502斷路器、35kV所變運行、10kVII母帶35kV2號主變1002斷路器、10kV井漠線、井天線、井源線運行。站內35kV母線、10kV母線均為單母線方式。

二、發現故障及原因分析

保護專業人員到現場檢查裝置并進行動作過程分析：2014年02月02日12時10分22秒798毫秒井漠線兩相短路故障，故障電流7.635A，超過定值6.38A，過流II、III段跳閘，22秒833毫秒井漠線斷路器跳開，此次沖擊造成10kVII母三相短路（10kVII母PT炸裂），23秒121毫秒，2號主變高后備過流I段動作，動作電流11A，達到過流I段定值2.33A，23秒220毫秒跳開高、低壓側斷路器，故障切除，線路故障點無電源提供電流，23秒878毫秒井漠線重合成功。由于保護人員到站時主變已送電，未進行低后備保護裝置校驗。初步懷疑低后備未動作原因為：低后備保護裝置延時較長，在定值為0.4S的情況下實際延時高于高后備定值0.5S；低后備保護電流回路繞組選擇錯誤，造成故障時繞組飽和。

后續檢查：2014年05月05日，井泉變2號主變停電，我保護人員對2號主變高后備（WBH-822A）、低后備（WBH-822A）保護裝置及二次保護電流回路進行檢查，高后備驗證定值、動作時間與定值單相符，低后備驗證定值、動作時間與定值單相符，保護功能完善。檢查保護電流二次回路，二次回路緊固可靠，無兩點接地現象，無繞組選擇錯誤現象。確定現場保護無異常。

我保護人員再次回頭分析故障現象，并于廠家研發人員溝通，確定了WBH-822A保護裝置的特性：

保護動作后裝置顯示的動作電流不是保護裝置故障邏輯開始時的電流，而是延時展寬后跳閘時電流；

保護裝置故障邏輯開始后展寬時間內若故障電流消失，則故障邏輯立即停止。

結合現場保護無異常及裝置邏輯，再次分析動作情況為：2014年02月02日12時10分22秒798毫秒井漠線兩相短路故障，故障電流7.635A，超過本線路定值6.38A，過流II、III段動作計時開始，需展寬定值0.2S后跳閘，井漠線故障開始時故障電流約為7.635A，折合一次故障電流為7.635×（400/5）=610.8A，折合至主變低壓側電流為610.8÷（600/5）=5.09A，小于主變低后備動作定值5.17A，低后備此刻未進入故障邏輯開始計時階段。

故障電流折合至高壓側為610.8÷（400/5）÷（35/10.5）=2.29A，高壓側電流也未達到高后備定值2.33A。

井泉變2號主變為YNd11型主變，假設變比為1，在低壓側兩相短路時，設短路電流為IK，則高壓側相對于低壓側短路滯后相電流為其他兩相電流的2倍，有效值為2IK/1.732=1.15 IK。

故障時高壓側保護感應到的最大電流應為2.29×1.15A=2.634A，大于高后備動作定值，所以井漠線故障開始時刻高后備即已經開始故障邏輯計時，展寬0.5S后跳閘。兩相短路故障一直持續到0.2S后井漠線跳閘，因為若在0.2S內已轉化為母線三相短路故障，則井漠線不會再感受到故障電流，故障邏輯應停止，不會跳閘。若井漠線跳閘后再發生三相短路，之間存在時間間息，則高后備故障邏輯應停止，不會快于低后備動作。故判斷是在井漠線跳閘時刻造成沖擊，進而母線三相短路發生，無時間間隙，此時高后備故障邏輯已啟動了0.2S，再展寬0.3S就會跳閘（上述井漠線及高后備動作報文印證了這一點）。此刻低后備才開始進入故障邏輯階段，需展寬0.4S后跳閘。顯然需等到高后備動作后0.1S低后備才會動作，但高后備動作跳開主變兩側斷路器后故障點隔離，故障電流消失，低后備故障邏輯停止，未動作。

三、缺陷及處理

根據兩次檢查及保護裝置報文確定了低后備保護未動作原因，得出結論為：現場線路保護裝置及主變后備保護裝置均邏輯正確，現場無異常，造成此次事件的根本原因是在此種情況下，低后備定值未達到，而高后備定值已達到，高低后備電流定值之間未存在級差。

根據定值整定部門定值整定原則，10kV母線定值整定是按主變低壓側額定電流的1.41倍整定，不考慮保護線路故障，高低后備之間只存在時間級差，未存在定值大小級差。YNd11型主變在低壓側兩相短路時高壓側某相電流為折算到低壓側故障電流的1.15倍，造成高后備動作而低后備未動作。已與定值整定部門溝通，需定值整定部門綜合考慮。

四、防范措施

建議定值整定部門在YNd11型主變后備保護整定計算時考慮1.15倍定值大小級差，需定值整定部門綜合考慮，避免此種情況再次發生。

加強繼電保護現場管理，加強斷路器及保護裝置的定期檢查，確保保護裝置及斷路器可靠動作，不出現線路斷路器拒動給主變后備保護動作帶來判斷異常現象。

五、結束語

繼電保護不是萬能的，繼電保護定值整定計算將會遇到很多瓶頸，繼電保護四性：可靠性、選擇性、速動性、靈敏性無法兼顧，電網的安全穩定需各部門之間協調配合，方式、保護需要加強協作，確保電網安全穩定運行不留死角。