線路故障短路時(shí)低后備保護(hù)未動(dòng)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(dá)到高后備動(dòng)作定值，未達(dá)到低后備動(dòng)作定值，在井漠線斷路器跳開的同時(shí)轉(zhuǎn)換為母線三相短路故障，高后備未返回，疊加線路跳閘延時(shí)，以至于快于低后備動(dòng)作，跳開主變兩側(cè)斷路器，造成10kV母線失壓。保護(hù)人員往往忽視YNd11型主變低壓側(cè)兩相短路時(shí)的高壓側(cè)某相1.15倍電流關(guān)系，此文給解決此類故障一種解決思路。

關(guān)鍵詞：跳閘；失壓；延時(shí)；轉(zhuǎn)換性故障

2014年2月2日12：20分左右， 35kV井泉變電站35kV2號(hào)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(shè)備基本概況

35kV上井線進(jìn)線帶35kVII母運(yùn)行，35kVII母帶35kV 2號(hào)主變3502斷路器、35kV所變運(yùn)行、10kVII母帶35kV2號(hào)主變1002斷路器、10kV井漠線、井天線、井源線運(yùn)行。站內(nèi)35kV母線、10kV母線均為單母線方式。

二、發(fā)現(xiàn)故障及原因分析

保護(hù)專業(yè)人員到現(xiàn)場檢查裝置并進(jìn)行動(dòng)作過程分析：2014年02月02日12時(shí)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(hào)主變高后備過流I段動(dòng)作，動(dòng)作電流11A，達(dá)到過流I段定值2.33A，23秒220毫秒跳開高、低壓側(cè)斷路器，故障切除，線路故障點(diǎn)無電源提供電流，23秒878毫秒井漠線重合成功。由于保護(hù)人員到站時(shí)主變已送電，未進(jìn)行低后備保護(hù)裝置校驗(yàn)。初步懷疑低后備未動(dòng)作原因?yàn)椋旱秃髠浔Ｗo(hù)裝置延時(shí)較長，在定值為0.4S的情況下實(shí)際延時(shí)高于高后備定值0.5S；低后備保護(hù)電流回路繞組選擇錯(cuò)誤，造成故障時(shí)繞組飽和。

后續(xù)檢查：2014年05月05日，井泉變2號(hào)主變停電，我保護(hù)人員對(duì)2號(hào)主變高后備（WBH-822A）、低后備（WBH-822A）保護(hù)裝置及二次保護(hù)電流回路進(jìn)行檢查，高后備驗(yàn)證定值、動(dòng)作時(shí)間與定值單相符，低后備驗(yàn)證定值、動(dòng)作時(shí)間與定值單相符，保護(hù)功能完善。檢查保護(hù)電流二次回路，二次回路緊固可靠，無兩點(diǎn)接地現(xiàn)象，無繞組選擇錯(cuò)誤現(xiàn)象。確定現(xiàn)場保護(hù)無異常。

我保護(hù)人員再次回頭分析故障現(xiàn)象，并于廠家研發(fā)人員溝通，確定了WBH-822A保護(hù)裝置的特性：

保護(hù)動(dòng)作后裝置顯示的動(dòng)作電流不是保護(hù)裝置故障邏輯開始時(shí)的電流，而是延時(shí)展寬后跳閘時(shí)電流；

保護(hù)裝置故障邏輯開始后展寬時(shí)間內(nèi)若故障電流消失，則故障邏輯立即停止。

結(jié)合現(xiàn)場保護(hù)無異常及裝置邏輯，再次分析動(dòng)作情況為：2014年02月02日12時(shí)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(dòng)作計(jì)時(shí)開始，需展寬定值0.2S后跳閘，井漠線故障開始時(shí)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(cè)電流為610.8÷（600/5）=5.09A，小于主變低后備動(dòng)作定值5.17A，低后備此刻未進(jìn)入故障邏輯開始計(jì)時(shí)階段。

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

井泉變2號(hào)主變?yōu)閅Nd11型主變，假設(shè)變比為1，在低壓側(cè)兩相短路時(shí)，設(shè)短路電流為IK，則高壓側(cè)相對(duì)于低壓側(cè)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(shí)高壓側(cè)保護(hù)感應(yīng)到的最大電流應(yīng)為2.29×1.15A=2.634A，大于高后備動(dòng)作定值，所以井漠線故障開始時(shí)刻高后備即已經(jīng)開始故障邏輯計(jì)時(shí)，展寬0.5S后跳閘。兩相短路故障一直持續(xù)到0.2S后井漠線跳閘，因?yàn)槿粼?.2S內(nèi)已轉(zhuǎn)化為母線三相短路故障，則井漠線不會(huì)再感受到故障電流，故障邏輯應(yīng)停止，不會(huì)跳閘。若井漠線跳閘后再發(fā)生三相短路，之間存在時(shí)間間息，則高后備故障邏輯應(yīng)停止，不會(huì)快于低后備動(dòng)作。故判斷是在井漠線跳閘時(shí)刻造成沖擊，進(jìn)而母線三相短路發(fā)生，無時(shí)間間隙，此時(shí)高后備故障邏輯已啟動(dòng)了0.2S，再展寬0.3S就會(huì)跳閘（上述井漠線及高后備動(dòng)作報(bào)文印證了這一點(diǎn)）。此刻低后備才開始進(jìn)入故障邏輯階段，需展寬0.4S后跳閘。顯然需等到高后備動(dòng)作后0.1S低后備才會(huì)動(dòng)作，但高后備動(dòng)作跳開主變兩側(cè)斷路器后故障點(diǎn)隔離，故障電流消失，低后備故障邏輯停止，未動(dòng)作。

三、缺陷及處理

根據(jù)兩次檢查及保護(hù)裝置報(bào)文確定了低后備保護(hù)未動(dòng)作原因，得出結(jié)論為：現(xiàn)場線路保護(hù)裝置及主變后備保護(hù)裝置均邏輯正確，現(xiàn)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(dá)到，而高后備定值已達(dá)到，高低后備電流定值之間未存在級(jí)差。

根據(jù)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(cè)額定電流的1.41倍整定，不考慮保護(hù)線路故障，高低后備之間只存在時(shí)間級(jí)差，未存在定值大小級(jí)差。YNd11型主變?cè)诘蛪簜?cè)兩相短路時(shí)高壓側(cè)某相電流為折算到低壓側(cè)故障電流的1.15倍，造成高后備動(dòng)作而低后備未動(dòng)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(hù)整定計(jì)算時(shí)考慮1.15倍定值大小級(jí)差，需定值整定部門綜合考慮，避免此種情況再次發(fā)生。

加強(qiáng)繼電保護(hù)現(xiàn)場管理，加強(qiáng)斷路器及保護(hù)裝置的定期檢查，確保保護(hù)裝置及斷路器可靠動(dòng)作，不出現(xiàn)線路斷路器拒動(dòng)給主變后備保護(hù)動(dòng)作帶來判斷異常現(xiàn)象。

五、結(jié)束語

繼電保護(hù)不是萬能的，繼電保護(hù)定值整定計(jì)算將會(huì)遇到很多瓶頸，繼電保護(hù)四性：可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性無法兼顧，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定需各部門之間協(xié)調(diào)配合，方式、保護(hù)需要加強(qiáng)協(xié)作，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行不留死角。