35kV電站一起變壓器越級(jí)跳閘事件分析

王學(xué)英　楊忠　孟攀　肖中成　何光明

【摘 要】文章針對(duì)某分廠35KV電站一起線路兩相短路故障原因分析，采用實(shí)用短路電流法進(jìn)行短路電流計(jì)算，并重新進(jìn)行了保護(hù)定值的整定計(jì)算，提出了該35KV電站保護(hù)定值的修改意見(jiàn)，能實(shí)現(xiàn)各保護(hù)裝置的合理配合，避免越級(jí)跳閘事件再次發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】越級(jí)跳閘保護(hù)定值整定計(jì)算選擇性

中圖分類(lèi)號(hào)： TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）36-0168-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.070

繼電保護(hù)作為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線，其正確動(dòng)作關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。電力系統(tǒng)的各級(jí)保護(hù)是相互聯(lián)系的，要求各級(jí)繼電保護(hù)定值合理、正確地逐級(jí)配合，以達(dá)到繼電保護(hù)裝置的選擇性，從而保障電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。如果忽略了保護(hù)定值的配合原則，將會(huì)造成越級(jí)跳閘，擴(kuò)大停電范圍，影響電網(wǎng)供電可靠性和安全運(yùn)行。我廠某分廠35KV電站因保護(hù)定值選擇性問(wèn)題，發(fā)生了主變?cè)郊?jí)跳閘事件。

1 事件過(guò)程

2017年2月，某分廠35kV電站控制室里事故音響起，發(fā)現(xiàn)1#主變速斷保護(hù)動(dòng)作、27饋出線斷路器速斷保護(hù)動(dòng)作，1#主變高壓側(cè)311斷路器、低壓側(cè)41斷路器跳閘，饋出線27斷路器跳閘。經(jīng)維修人員檢查，27饋出回路35#至36#號(hào)桿之間有一棵枯樹(shù)倒在架空線上，引起了線路兩相短路，從而導(dǎo)致了1#主變?cè)郊?jí)跳閘。

2 事件前運(yùn)行方式

2.1 事件前電站運(yùn)行方式

該電站為35kV降壓變電所，35kV進(jìn)線1用一備，當(dāng)運(yùn)行線路電源突然失電，將自動(dòng)投入到備用電源。站內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)容量為2000kVA主變（接線組別是YD11）和一臺(tái)35/10kV站用變，35kV、10kV母線采用單母線分段運(yùn)行方式，母聯(lián)斷路器在合位，主變的運(yùn)行方式為單臺(tái)變壓器運(yùn)行，另一臺(tái)備用。事件發(fā)生時(shí)，1#主變運(yùn)行。該站主接線圖見(jiàn)圖一。

2.2 與此事件相關(guān)的主要繼電保護(hù)配置及投入情況

（1）1#、2#主變投入了變壓器比率差動(dòng)保護(hù)、主變高后備保護(hù)和低后備保護(hù)，CT變比均為200/5，其中變壓器低后備保護(hù)有：電流速斷保護(hù)（12A，0S）、過(guò)流Ⅰ段保護(hù)（10A，0.5S）、過(guò)流Ⅱ段（8A，1S）、和過(guò)負(fù)荷保護(hù)（5A，1S）。

（2）10kV 27饋出線保護(hù)定值投入了速斷保護(hù)150A、動(dòng)作時(shí)限0S；過(guò)流保護(hù)60A、動(dòng)作時(shí)限0.4S。保護(hù)動(dòng)作跳27饋出線斷路器，CT變比75/5。

3 保護(hù)動(dòng)作情況分析

（1）10kV27斷路器速斷故障動(dòng)作時(shí)Ia=60.12A、Ic=60.24A、Ib=0A，折算成一次動(dòng)作值為903.6A，超過(guò)了保護(hù)整定值為150A，速斷保護(hù)動(dòng)作跳27斷路器，保護(hù)動(dòng)作正確。

（2）主變低壓側(cè)速斷動(dòng)作時(shí)Ia=20.91A、Ic=21.86A、Ib=1.22A，折算成一次動(dòng)作值為836.4A，超過(guò)了保護(hù)定值為480A，主變低壓低后備速斷保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)變壓器311、41斷路器，保護(hù)動(dòng)作正確。

通過(guò)上述分析可知，27饋出線發(fā)生兩相短路故障，短路電流同時(shí)達(dá)到了41主變低壓側(cè)后備速斷保護(hù)和27斷路器速斷保護(hù)定值，速斷保護(hù)無(wú)動(dòng)作時(shí)限配合，因此引起了27和41斷路器幾乎同時(shí)跳閘。如果在定值合理整定時(shí)，27饋出線短路故障應(yīng)由27斷路器速斷保護(hù)動(dòng)作切除故障，10kV進(jìn)線斷路器41不應(yīng)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性。從這次主變?cè)郊?jí)跳閘的事件中，暴露出該電站繼電保護(hù)定值選擇性不合理，應(yīng)重新進(jìn)行定值整定計(jì)算和整定，以避免再次發(fā)生越級(jí)跳閘事件，擴(kuò)大停電范圍，導(dǎo)致凈化裝置停產(chǎn)。

4 保護(hù)定值整定計(jì)算

4.1 短路電流計(jì)算

本文按實(shí)用短路電流計(jì)算法進(jìn)行短路電流計(jì)算，具體采用標(biāo)幺制計(jì)算。選取基準(zhǔn)容量Sb為100MVA，基準(zhǔn)電壓為各元件所在級(jí)的平均電壓。已知該電站內(nèi)35KV母線最大運(yùn)行方式阻抗標(biāo)幺值為0.2067，最小運(yùn)行方式阻抗標(biāo)幺值為1.011。因各元件有效電阻值較小，不予考慮。

4.2 保護(hù)定值整定計(jì)算

斷路器14、26整定值計(jì)算

該回路原設(shè)置了延時(shí)電流速斷（34A，0S）、過(guò)流保護(hù)（7.1A，0.4S）、過(guò)負(fù)荷（5A，10S），CT變比75/5，變壓器額定容量1000KVA，高壓側(cè)額定電流57.7A，變壓器接線方式y(tǒng)yn0，線路變壓器組按配電變壓器進(jìn)行整定計(jì)算。

4.2.1 限時(shí)電流速斷保護(hù)核算

因速斷保護(hù)不滿足靈敏度要求，用限時(shí)電流速斷替代速斷保護(hù)，做好備案。

按滿足靈敏度要求確定限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流：Iop.k=I″2k.min/（1.5×NTA）=22.6×103×0.866÷（10÷0.4）÷（1.5×15）≈34.8，取值為34，保護(hù)動(dòng)作一次值Iop=510A。

結(jié)論：限時(shí)電流速斷電流定值不變，考慮與低壓進(jìn)線斷路器配合，動(dòng)作時(shí)限取0.1S，因此限時(shí)電流速斷整定值為：34A，0.1S。

4.3 斷路器27保護(hù)定值整定計(jì)算

該回路設(shè)置了電流速斷保護(hù)（10A，0S）和過(guò)流保護(hù)（4A，0.4S），CT變比75/5，變壓器兩臺(tái)，額定容量分別為250KVA、125KVA，高壓側(cè)額定電流為14.43A+7.22A=21.65A，變壓器接線方式y(tǒng)yn0，線路變壓器組按配電變壓器進(jìn)行整定計(jì)算。

4.3.1 速斷保護(hù)核算

速斷保護(hù)動(dòng)作電流Iop.k=Krel﹒Kcon·I″2k.max/NTA=1.3×1×7.03×103÷25÷15≈24.37，取值為25，保護(hù)動(dòng)作一次值Iop=375A。

Ksen=I″1k.min/Iop=0.866×1.34×103÷375≈3.09>1.5，滿足靈敏度要求。

結(jié)論：電流速斷保護(hù)需修改定值為25A，0S。

4.3.2 過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流Iop.k=Krel·Kcon·Kol·I1rt/（Kr·NTA）=1.2×1×3×21.65÷（0.9×15） ≈5.77，取值為6，保護(hù)動(dòng)作一次值Iop=90A。

Ksen=I″2k.min/Iop=0.866×6.76×103÷25÷90≈2.6>1.3，滿足靈敏度要求。

結(jié)論：需修改定值為6A，0.4S。

4.4 斷路器13保護(hù)定值整定計(jì)算

該回路設(shè)置了速斷電流保護(hù)（52A，0S）及過(guò)流保護(hù)（13A，0.4S），CT變比75/5，變壓器額定容量500KVA共兩臺(tái)分列運(yùn)行，高壓側(cè)額定電流28.9A，變壓器接線方式y(tǒng)yn0，線路變壓器組按配電變壓器進(jìn)行整定計(jì)算。

4.4.1 速斷保護(hù)核算

速斷保護(hù)動(dòng)作電流Iop.k=Krel·Kcon·I″2k.max/NTA=1.3×1×11.8×103÷25÷15≈40.9，取值為41，保護(hù)動(dòng)作一次值Iop=615A。

Ksen=I″1k.min/Iop=0.866×1.34×103÷615≈1.89>1.5，滿足靈敏度要求。

結(jié)論：需修改定值為41A，0S。

4.4.2 過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流Iop.k=Krel·Kcon·Kol·I1rt/（Kr·NTA）=1.2×1×1.5×2×28.9÷（0.9×15）≈7.7，取值為8，保護(hù)動(dòng)作一次值Iop=120A。

按最小運(yùn)行方式下，母線兩相短校驗(yàn)靈敏系數(shù)：Ksen=I″2k.min/Iop=0.866×11.1×103÷25÷120≈3.2>1.3，滿足靈敏度要求。

結(jié)論：需修改定值為8A，0.4S。

4.5 母聯(lián)斷路器10保護(hù)定值整定計(jì)算

10母聯(lián)斷路器設(shè)置了電流速斷保護(hù)（30A，0S）和過(guò)電流保護(hù)（16.8A，0.6S）。CT變比150/5。母聯(lián)最大工作電流按最大運(yùn)行電流ILmax按（2000+132×8）÷10÷1.732≈176，按200A考慮。

4.5.1 速斷保護(hù)核算

速斷保護(hù)動(dòng)作電流Iop.k≤I″2k.min/（2NTA）=1.34×103×0.866÷30÷1.5≈19.34，取值為20，保護(hù)動(dòng)作一次值Iop=600A。

按相鄰元件速斷保護(hù)動(dòng)作配合，Iop.k=Kco·Kcon·Iop.3/NTA=1.1×615÷30≈22.55

兩者取大值為22.55，整定取值為23，保護(hù)動(dòng)作一次值Iop=690A。

結(jié)論：需修改動(dòng)作電流值為23A，OS。按規(guī)范10kV母線的電流速斷保護(hù)僅在斷路器合閘瞬間投入，合閘后自動(dòng)解除。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)一起35kV電站變壓器越級(jí)跳閘事件原因分析和保護(hù)定值的整定計(jì)算，退出了變壓器低后備的電流速斷保護(hù)，調(diào)整了配合不當(dāng)?shù)南噜徳碾娏髦岛蛣?dòng)作時(shí)限，重新整定保護(hù)定值后，能滿足繼電保護(hù)選擇性、靈敏性、速動(dòng)性、可靠性要求，從而保障電站安全可靠供電。該電站的接線圖為某凈化廠各35kV電站典型接線圖，如能取得上級(jí)電網(wǎng)參數(shù)，可按此方法進(jìn)行復(fù)核保護(hù)定值和校驗(yàn)，也可為技術(shù)人員、運(yùn)行人員分析電網(wǎng)故障原因提供參考。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]陳允凱，等.一起35kV變電站主變壓器越級(jí)跳閘事故的分析[J].安徽電力，2016，33（3）：1-4.