1 0 k V线路保护越级跳闸故障原因分析

徐晓龙

(淳化县供电分公司，陕西 淳化711200)

继电保护是确保电网正常运行工作的重要措施，在电力生产过程中发挥着着重要的作用。历经数年的迅速发展，保护硬件历经了由应用较早的电磁式继电器至当前的微机化保护的历程，在集成化程度领域上有了突飞猛进的发展；在软件的设计环节方面上，最前沿理论成果衍生出多种全新算法，朝着采点频率提高与采样准确性二个方面日益发展，从而使保护性能不断获得迅速发展与完善。从理论上讲，目前继电保护已经可以从容应对各种电网故障，快速、准确的处理各种电网事故。但在实际应用中，因为受各种因素的影响，继电保护还是会出现误动作的情况。作为继电保护专责人员，有必要对故障进行客观分析，找出问题所在加以整改，避免事故再次发生，造成重复损失。

1 故障的发生

近期某35kV变电站发生了一起故障。此站是终端站，10kV电压等级部分采用了单母线分段的一次接线方式，故障线路所在的母线共有四条出线，所有10kV电压等级开关均采用室内型真空断路器。站内10kV部分接线形式：各条出线由开关到出口隔离刀闸采用3*240规格电缆，隔离刀闸以外部分采用150mm2截面架空导线。站内的10kV正常运行方式为：两台变压器各带本段母线，255分段（联络）开关断开。保护配置为35kV站的典型配置：35kV主变配置差动，低压侧后备保护复压闭锁过流保护，本体、有载瓦斯保护；10kV出线配置I段，II段电流保护。线路部分以架空为主，配置重合闸保护，电缆线路重合闸保护取消。

故障发生时，调度端显示：1#主变低压侧复压过流保护和4#10kV线路保护先后启动，分别跳开1#主变主二次151开关和4#10kV线路开关，备自投动作合上分段255开关，无电量损失。派出的巡视人员在站内检查中发现：站内母线设备没有故障，电缆部分没有看到明显放电喷伤，当地后台保护信号显示#1主变低压侧后备保护和10kV线路保护先后启动，依次动作跳闸。随后线路架空部分经巡视也没有发现明显问题，申请第一次试送。试送时操作合上1#主变主二次开关正常，合上出线开关时再次出现了1#主变低压侧后备保护和线路保护同时启动，先后跳闸的问题。于是通知保护人员到现场处理。保护人员到场后看到1#主变保护装置报复合电压闭锁过流启动，线路装置报速断保护启动，两装置均正常发出跳开关指令，站内其他设备均正常运行。之后对两台保护装置进行了多次单独校验，均未发现问题。

2 故障的原因

2.1 保护整定的配合问题

10kV线路保护I，II段保护定值整定依据是以10kV的短路水平和负荷大小为基础的；而1#主变所整定的复合电压闭锁过流保护的整定依据是按照变压器容量为准，同时考虑到了1#主变与线路的保护配合，并兼顾保护的灵敏性。继电保护装置的灵敏性（又称灵敏度）是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。以相间短路的保护装置为例，评价其灵敏性不但要求它在最大运行方式下发生三相金属性短路（短路电流最大）时能够灵敏动作，而且在最小运行方式下发生两相短路或两相接地短路（短路电流最小）时，也能够有足够的灵敏度。但在实际上，站内出线所带均多为生产用电负荷，很多企业由于各种原因只投入了部分用电负荷，在整定10kV线路定值的过程中必须按照满负荷运转考虑，整体线路保护定值偏大，牺牲了部分灵敏性。如果变压器容量小而线路的负荷大，有可能会发生如下的情况：当线路发生故障时，故障电流还没达到线路保护启动值，同时，在母线上的故障线路电流与非故障相的电流的和值达到了主变后备保护的电流启动值，在有复压的情况下就有两种保护同时启动的情况发生。实际保护定值为：主二次CT变比：1500/5，定值3A折算成一次电流为900A；10kV出线CT变比600/5，I段定值15A，II段7A。折算成一次电流分别为1800A和840A，由此可以看出主变后备保护电流一次值比线路II段保护电流一次值仅仅大60A，完全有上述可能发生。

2.2 CT的抗饱和特性问题

CT是一次与二次间电流联系的桥梁，如果CT出现问题或者仅仅是特性不佳，则会导致保护错误的动作。CT的饱和与CT的标称准确限值电流倍数有关，它的定义为：当二次负载所带负荷为额定阻抗，并且一次电流达到额定电流的标称准确限值倍数时，CT处于极限保护边缘，一二次的复合误差刚好可以维持在误差区别以下。以5P15为例，15就是标称准确限值电流倍数，5是一二次的误差区别。根据这个定义，如果一次电流瞬间超过了达到标称准确限值电流倍数，CT会产生饱和的现象，二次不会出现大电流的响应，因此保护有可能会出现拒动的情况。由于10kV的出线保护没有及时动作，导致主变后备保护启动。在复压过流保护启动的瞬间，线路故障没有切除，故障电流依然存在，而线路CT经过这一短延时之后，二次电流增长到保护启动值，启动保护装置切除故障。

2.3 特殊原因的外部故障

根据保护报文和开关实际动作的情况来考虑，还有一种可能是外部出线三相短路造成保护同时启动。如果10kV出线出口金属性短路，瞬时短路电流足够大，达到使得出线保护与主变后备保护都动作的程度。出线开关在保护出口后t1时间跳开闸，这个时间t1应小于主变后备保护的动作时间t2。而t1可能由于机械原因无限延长，或者虽然最终也跳开了出线开关，切除了故障源，但是主变后备保护动作时间t2小于延时后的t1，既在线路保护动作之前就已经完成了跳闸动作，这样也可以解释主变后备保护先于线路动作的情况其原因所在了。

最终，经过对线路多次进行检查，发现站内线路出口电缆三相短路，同时检修发现10kV线路开关机构特性不良。正是这两个原因造成了这次故障。

3 通过故障得到的经验

详尽分析故障录波信息是准确判断故障性质的重要前提，必须予以足够的重视。通过对故障波形的分析，将有利于对事故原因的判断，从而给与尽快的解决。

1）各层级之间的保护定值在电流大小和时间配合上都要留有足够的裕度，防止特殊情况下的故障扩大化。

2）保证实际准确限值电流倍数，对保护CT应尽量选用较大一些的变比，防止CT饱和出线保护误动。同时必须注意：当选用同一铁芯的半匝数绕组抽头时，在回路实际阻抗不变的条件下，实际的一次准确限值电流值将成平方下降，即为全匝数时的1/4。因为此时标称准确限值电流倍数和二次额定电流基准值均下降了1/2。

3）加强一次设备的检修工作，确保设备正常时能够安全运行，遇到意外状况能够正确，及时的断开，防止事故进一步扩大。

4）加强机械传动机构的检测，定期对传动机构，储能机构进行机械性保养，确保操作机构正确动作。

［1］姚小平.一起CT饱和引起的继电保护拒动分析[J].贵州电力技术，2008（7）：65-67.

［2］吴俊.10kV配网中断路器和负荷开关的应用分析[J].中国科技信息，2008（7）：76-78.

［3］张波.10kV配电室高低压开关的选择与保护配合[J].工程设计与研究，2007（2）：20-24.