消弧線圈未停用造成10 kV母線失電事故分析

董濟康

（國網山東郯城縣供電公司，山東 郯城 276100）

1 運行方式

110 kV 九莊變電站為雙電源進線，線變組接線方式，分別由220 kV 張場站通過110 kV 張莊一線、張莊二線供電。#1、#2主變分列運行，主變容量均為 50 MVA，#1 主變帶 10 kV Ⅰ段母線負荷，#2 主變帶10 kV Ⅱ段母線負荷。其中，10 kV Ⅰ段母線帶10 kV九莊一線、九莊二線等6條出線及10 kV#1接地變、#1電容器運行，10 kV Ⅱ段母線帶10 kV九莊七線、九莊八回線等6 條出線及#2 接地變、#2 電容器運行。110 kV九莊變電站一次接線圖如圖1 所示。

圖1 110 kV九莊變電站一次接線圖

2 事故概況

2.1 事故經過

某日08:10:01.482，九莊變電站10 kV#1接地變S01 開關零序過流Ⅰ段出口，08:10:01.782，10 kV#1接地變S01開關零序過流Ⅱ段出口；

08:10:00.758，#1主變低壓側5開關分閘，九莊變電站10 kV Ⅰ段母線失電；08:10:01.809，10 kV#1接地變S01開關分閘；

08:10:01.830，10 kV九莊四線4開關保護啟動。

2.2 現場檢查情況

8:30，配電工區巡線發現，10 kV九莊四線城郊環網柜4 開關出線電纜A 相擊穿，現故障已隔離。運行人員現場檢查變電設備無異常，8:50，經保護人員確定故障原因系10 kV 九莊四線故障且因為變電站方式保護未配置完善，消弧線圈未停用導致越級跳閘，造成10 kV 母線失電。8:55，匯報領導同意，退出九莊變電站10 kV#1、#2所用變消弧線圈，對10 kV Ⅰ段母線送電正常。

3 故障原因分析

3.1 保護定值

10 kV#1接地變零序過流Ⅰ段定值：2.3 A（150/5），時間2.2 s（跳10 kV 分段10 開關，閉鎖10 kV備自投），10 kV#1 接地變零序過流Ⅱ段定值：2.3 A（150/5），時間2.5 s（跳#1接地變S01開關，跳#1主變低壓側5 開關），10 kV 九莊四線4 開關零序過流Ⅰ段定值：2 A（150/5），時間1 s，裝置內保護定值及跳閘矩陣均按照定值單要求整定，外部出口壓板均按照定值單要求投入。

3.2 動作原因分析

九莊站10 kV 出線均為電纜，因電纜出現故障多為永久性故障，所以保護配置靈敏性較高的零序保護，在出現接地故障時，10 kV 配電線路開關零序保護動作，切除故障，保證其他設備的安全運行。九莊站10 kV 系統為中性點經消弧線圈接地改為經小電阻接地試點工程，由于小電阻尚未投入仍為經消弧線圈接地。在中性點經小電阻接地系統中，接地變保護零序保護作為線路零序保護后備保護，Ⅰ段跳分段，Ⅱ段跳主變低壓側。

事故發生后，故障錄波顯示，故障0 時刻，系統電壓Ua=2 V、Ub=99 V、Uc=99 V。為典型中性點不接地系統A 相接地故障特征。同時，1 號接地變S01保護零序電壓超前零序電流90°，為消弧線圈補償的感性電流，14 ms后零序保護后備啟動，482 ms是保護零序Ⅰ段段動作跳分段開關，動作電流I0=4.28 A，同保護內定值（2.3 A，2.2 s）相符，由于分段開關在分位，分段開關并未變位。758 ms是保護零序Ⅱ段動作跳分段開關，動作電流I0=4.36 A，折算到一次值為4.36 A×30=130.8 A。同保護內定值（2.3 A，2.2 s）相符，零序Ⅱ段保護動作跳1號主變低壓側5開關，10 kV Ⅰ母失壓。830 ms時，10 kV九莊四線保護啟動，在啟動前，九莊四線存在較大零序電流，零序I0=2.24 A，表明接地線路為10 kV九莊四線。由于758 ms 時，零序Ⅱ段保護動作跳1號主變低壓側5 開關，10 kV Ⅰ母失壓，故障點已切除，此時10 kV九莊四線零序電流逐步減小到0，零序保護動作時間1 s后不會再跳閘。

由故障分析可知，中性點經消弧線圈接地系統單相接地故障時，流過故障線路的零序電流為除去本線路電容電流外的系統電容電流與消弧線圈補償電流向量之和。而因為容性電流和感性電流的方向相反，會使它們向量之和減小。如圖2 所示，當K點發生故障時，流經故障點K的電流為消弧線圈補償的Il與系統的電容電流Ic向量之和。經故障錄波顯示，在后備保護啟動前，由故障線路零序電壓、電流之間的相位關系知，流經故障線路（九莊四線）的零序電流為電容電流，故系統的電容電流大于消弧線圈補償電流。且流經10 kV 九莊四線的零序電流（電容電流）未到達保護定值，從而使10 kV 九莊四線的零序保護未正常啟動，故障未切除，造成后備保護零序Ⅰ段、Ⅱ段越級跳閘切除故障，擴大了停電范圍。

圖2 中性點經消弧線圈接地故障電流圖

4 采取措施

本次事故造成九莊站10 kV Ⅰ段母線失電，共影響兩個城鎮用電，損失電量3000 kWh。針對本次事故，九莊站的所用變消弧線圈全部退出運行，保證10 kV 出現故障時，零序保護可以正常啟動，保證正確切除電網的故障。