林州新達焦化10 kV線路斷路器保護跳閘原因分析

楚 林

（國網安陽縣供電公司，河南安陽 455000）

1 概述

2019 年7 月14 日下午15 點25 左右，林州35 kV土樓變電站10 kV 土焦線路（新達焦化專線）上的用戶斷路器（土焦3開關）速斷保護動作跳閘。保護裝置顯示動作電流值：A 相1.65 A；B 相18.88 A；C 相20.16 A（電流互感器變比600/5）;保護裝置電流速斷整定值20 A、時限0 s。經過故障查找，但沒有查找到故障點，在了解到同一時段10 kV 土奧線路發生了短路故障，且與土樓變電站的2 臺主變是并列運行，隨后10 kV 土焦線路送電恢復運行。由于近一年里土焦線路出現多次跳閘現象，只有一次土焦線路過流保護動作是由用戶原因造成的，其他幾次跳閘都沒有找到事故原因。故對本次跳閘事故原因及以前幾次跳閘原因進行分析和研判，以保障系統的安全穩定運行。

2 技術參數

2.1 供電系統圖

用戶提供的供電系統簡圖如圖1。

圖1 35 kV土樓變電站及10 kV線路供電示意圖

2.2 設備參數

用戶提供的主要設備數據：1#變容量20000 kVA，短路電壓7.7%。2#變與1#變相同。6 MW 發電機功率因數0.8，超瞬變電抗（飽和）值12.5%。土焦線路長度約1 km,其中YJLV3X240 8.7/15 電纜長0.5 km，JKYLV-240 架空線長0.5 km。土焦1 出口斷路器額定開斷電流31.5 kA。土焦1 電流互感器型號：LZZBJ9-10-10C2Q/3（600/5 精度：0.5/5P20）。土焦2 電流互感器型號：LZZQB6-10（600/5 精度：0.5/10P）。

圖2 土焦線路短路電流計算電抗圖

2.3 保護定值數據

用戶提供的土焦1 保護定值：（1)差動啟動電流2 A；(2)電流I段定值35 A，0 s；(3)電流II段定值5 A，0.3 s。

根據系統簡圖得到土焦線路短路電流計算電抗圖如圖2。

取基準容量Sj為100 MVA，則10.5 kV 的基準電流Ij為5.5 kA。

系統電抗X1：由于沒有上級變電站和線路的參數,可以根據土焦1 斷路器的額定開斷電流31.5 kA進行系統短路容量估算。【1】

土焦1斷路器的額定遮斷容量為：

額定遮斷容量Se約等于最大系統短路容量Sxt。

系統電抗X1：

對土焦線路首、末端發生短路故障進行短路電流計算：

土焦線末端d1短路時的回路總電抗X∑1：

六是大力推進節水型社會建設。建立以需水管理為核心、以水權水市場為基礎的制度體系，形成有利于節水的體制機制，建立自律式發展模式，大力推行節約用水。在農業領域，把節水灌溉作為一項根本措施，加快大中型灌區和井灌區節水改造，因地制宜大力推廣渠道防滲、管道輸水、噴灌、滴灌、微灌等高效節水技術，發展旱作節水農業。在工業領域，優化調整區域產業布局，大力發展循環經濟，重點抓好高耗水行業節水，嚴格實施建設項目節水“三同時”制度。在城市生活領域，加強供水和公共用水管理，加快城市供水管網改造，全面推廣節水器具，大力增強公眾節水意識。

X∑1=X1+X2+X3=0.175+0.385+0.19=0.75

土焦線末端d1短路時由系統提供的短路電流Id1：

土焦線末端d1短路時由發電機提供的短路電流Id1＇：

土焦線首端d2短路時的回路總電抗X∑：

X∑=X1+X2=0.175+0.385=0.56

土焦線首端d2短路時由系統提供的短路電流Id2：

土焦線首端d2短路時由發電機提供的短路電流Id2＇：

3 故障行為分析和改進

3.1 故障分析

2019年7月14日下午保護動作分析：

由于當時土樓變電站的兩臺主變并列運行，且約在同一時刻1#變下的土奧線路發生了短路故障。我們分析認為在土奧線發生故障時，除了土樓變電站的2 臺變壓器給故障點提供短路電流外，新達焦化的6 MW 發電機也通過土焦線路和土樓變電站10 kV 母聯開關向土奧線路故障點提供了短路電流。

由于發電機容量小，提供的短路電流沒有達到土焦1 斷路器的速斷值（一次電流4200 A），所以土焦1的速斷保護并沒有動作。也正由于故障沒有發生在土焦線路上，所以土焦1 斷路器的光纖差動電流保護也沒有動作。

3.2 改進方向和策略

為了避免相鄰的其他線路發生故障時,土焦3斷路器誤跳閘。建議用戶把土焦3斷路器的電流保護改造成帶方向的電流保護,方向指向用戶側。

用戶提到的近一年里土焦線路土焦1、土焦2斷路器（土焦1 保護動作聯跳土焦2）出現多次跳閘現象，其中有2 次是線路光差電流保護動作，1 次電流速斷保護動作，都沒有找到故障原因。

土焦線路在系統最大運行方式下（2 臺變壓器并列運行）的短路電流計算電抗圖如圖3。

圖3 線路最大運行方式短路電流計算電抗圖

變壓器電抗X2：

最大運行方式下土焦線首端d2短路時由系統提供的短路電流Id2：

最大運行方式下土焦線末端d1短路時由系統提供的短路電流Id1：

根據最大運行方式和最小運行方式下的首末端電流值我們可以做出土焦線的保護范圍圖,如圖4。

圖4 線路保護范圍圖

從計算結果和保護范圍圖不難看出，由于線路太短，最大運行方式下的末端短路電流和最小運行方式下的首端短路電流接近，使得電流速斷保護沒有保護范圍。而規程規定：在最小運行方式下，瞬時電流速斷保護范圍不小于線路全長的15%,這也正是線路裝設光纖縱差電流保護的原因。

當前瞬時速斷保護定值為35 A，0 s,折算到一次電流值是4200 A,已經超出土焦線路的保護范圍了。建議取消瞬時速斷電流保護,增加方向限時速斷電流保護,方向指向土焦線路側。增加方向電流III 段保護（按躲過線路的最大負荷電流整定）,方向指向線路側。

據用戶反映，光纖縱差電流保護跳閘的二次動作電流約8 A,折算到一次電流約960 A。如果土焦線路本身發生故障,即便在最小運行方式下兩相短路電流也在6000 A（不考慮發電機提供的3000 A 電流）以上,折算到二次大約在50 A以上。為了可靠躲過由于電流互感器型號、誤差、特性不一致和其他原因造成光纖縱差保護誤動作，建議提高差動保護動作電流值（大于10 A）。

4 結束語

通過分析與計算,提出了改進方向和策略,并及時組織了實施和改進,為線路的安全運行和系統的穩定運行提供了可靠的保證。