二起线路复杂故障引起越级跳闸事故分析

童克诚 潘晨亮

摘 要：在10千伏小电阻接地的系统中，线路经常发生单相接地故障，引起线路开关跳闸。但是，偶尔也会发生主变开关越级跳闸的情况，造成事故范围扩大，停电影响增加，并且给分析故障带来了一定的困难，给电力系统的正常运行和正常供电都带来了较大的危害。该文通过对工作中分别出现的两次线路接地故障后引起主变越级跳闸的故障分析，还原了事故发生的过程，检验了保护配置情况，验证了保护动作的行为，分析了事故发生的原因，为今后完善微机保护装置系统，避免类似故障提供了参考，对实际运行工作具有较大的借鉴意义。

关键词：单相接地故障 越級跳闸 保护整定 保护过程 故障分析

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0071-02

10kV线路在日常的运行中，经常会发生树枝碰线、避雷器击穿、雷击断线等造成的单相接地故障，在主变中性点经小电阻接地的变电站中，通常对线路开关配置零流保护作为线路接地的主保护，对主变配置10千伏零流保护作为线路接地的后备保护。当线路发生接地，而线路开关未动作跳闸，主变开关却越级跳闸时，可能的原因是出线开关拒动或保护配合不当引起。但是此次35千伏X站和Y站发生的接地越级跳闸故障却是另外二种情况。

1 X站故障分析

1.1 故障经过

35千伏X站接线方式如图1所示，2号主变所带的X14、X17出线（分属10千伏二段、三段母线，二、三段母线连排运行）。SCADA显示2号主变10千伏零流保护动作跳开2号主变10千伏二段开关，10千伏一/二段分段自切动作合闸，合于故障后零流后加速动作跳开分段开关，10千伏二段、三段母线失电。

1.2 保护整定情况

1.2.1X17保护整定情况

X17出线设有反时限过流、定时限过流、定时限零流一段及二段保护，不带重合闸。零流一段整定为5.6A、3.5秒跳闸，零流二段整定为4.0A、20秒跳闸。该路出线使用ABB REF541B型继电器，仅在保护动作出口时记录录波波形。

1.2.2X14保护整定情况

X14出线设有反时限过流、定时限过流、反时限零流保护，不带重合闸。反时限零流整定为启动电流2A，取IEC一般反时限曲线，倍率K取0.4（对应为2倍启动电流4.01秒、3倍2.52秒、5倍1.71秒）。该路出线使用ABB REF541B型继电器，仅在保护动作出口时记录录波波形。

1.2.3 号主变保护整定情况

X站2号主变的电气保护设有差动、35kV低压过流、35kV过负荷、35kV零流、10kV中性点定时限零流一段及二段保护。10kV零流一段整定为3A、4秒跳主变10kV开关，10kV零流二段整定为3.25A、4.5秒跳主变各侧开关。2号主变10千伏后备保护使用ABB REJ525B型继电器，不带故障录波功能。

1.3 继保动作情况

根据2号主变及X17、X14的保护配置情况与继电器记录情况，其故障过程及继电器动作情况如图2所示，故障发生于15：36时，图2时间单位为秒。

15：36：38694，X17发生A相单相接地故障，其零流保护和2号主变10千伏零流保护同时启动；

15：36：41010，X14发生A相单相接地故障，其零流保护启动，此时2号主变10千伏零流保护持续启动；

15：36：41013，X17的A相接地故障消失，其继电器返回（故障持续2.319秒，未到动作整定时间3.5秒），2号主变10千伏零流保护由于X14仍发生A相接地故障而持续启动；

15：36：41123，X17的A相再次发生接地故障，其零流保护再次启动；

15：36：41133，X14的A相接地故障消失，其继电器返回，然而2号主变10千伏零流保护由于X17仍发生A相接地故障而持续启动；

15：36：42695，2号主变10千伏零流保护动作，2号主变10千伏开关跳闸（主变10千伏零流保护持续4.001秒，动作整定时间为4秒）。

2号主变10千伏开关跳闸后，10千伏二、三段母线失电，2.5秒后10千伏一/二段分段自切动作合分段开关，X17故障未消失故自切零流后加速启动，0.2秒后零流后加速保护动作跳开10千伏一/二段分段开关，10千伏二、三段母线再次失电。

1.4 故障原因分析

从以上过程可看出，2号主变所带的X17、X14发生复合型A相单相接地故障，该复合故障导致X17、X14保护启动过程中短时返回而未出口，但由于2号主变10千伏零流保护持续启动达到整定时间，最终动作跳开了2号主变10千伏开关。X17的A相接地故障在自切动作后仍存在，导致自切后加速动作，10千伏二、三段母线失电。整个故障过程中继保装置动作正确，符合逻辑设置要求。

2 Y站故障分析

2.1 故障经过

35千伏Y站接线方式如图3所示，2号主变所带的10千伏Y17出线发生了短时非金属性接地故障，2号主变10千伏零流一段先于Y17零流保护动作出口，Y站10千伏二段、三段母线短时失电（自切成功）。

2.2 保护整定情况

2.2.1 Y17保护整定情况

Y17出线设有反时限过流、定时限过流、定时限零流一段及二段保护，带重合闸。零流一段整定为5.6A、3.5秒跳闸，零流二段整定为4.0A、20秒跳闸。该路出线使用ABB REF541B型微机保护装置，仅在保护动作出口时记录录波波形，保护流变变比400：5（80倍）。

2.2.2 2号主变保护整定情况

Y站2号主变的电气量保护设有差动、35kV低压过流、35kV过负荷、35kV零流、10kV中性点定时限零流一段及二段保护。10kV零流一段整定为3.0A、4秒跳主变10kV开关，10kV零流二段整定为3.25A、4.5秒跳主变各侧开关。2号主变10千伏后备保护使用ABB REJ525B型微机保护装置，不带故障录波功能，保护流变变比800：5（160倍）。

2.3 继保动作情况

根据2号主变及Y17的保护配置情况与继电器记录情况分析，Y17发生单相接地故障时，故障电流约670A，超过了Y17零流一段、二段定值（分别为448A、320A）和2号主变10千伏零流一段、二段定值（分别为480A、520A），以上保护均正常启动。

故障持续约2秒后，故障电流减小至约320A～448A，Y17零流一段返回、零流二段持續启动，2号主变10千伏零流一段、二段持续启动未返回。故障电流减小10毫秒后，增大至约596A，Y17零流一段重新启动（重新开始计时）。

故障持续4秒后，2号主变10千伏零流一段计时达到整定值要求（Y17零流一段因中途返回，此时未到定值），根据保护动作出口逻辑跳开了2号主变10千伏开关，10千伏二段、三段母线失电。

随后，10千伏一/二段分断自切保护启动，合上了10千伏一/二段分段开关。此时，Y17的接地故障已消失，故10千伏一/二段分断自切零流后加速保护未启动，10千伏二段、三段母线恢复供电。

2.4 故障原因分析

查阅ABB公司REF541及REJ525继电器的使用说明书可知：Y17使用的REF541的“动作时间计数器返回时间”按照ABB公司常规设置均设为了0毫秒，而2号主变使用的REJ525的该项参数默认为30毫秒。因此，在故障电流瞬时减小的10毫秒中，REF541的动作时间计数器按照逻辑设置进行了返回，而REJ525的动作时间计数器按照逻辑设置未返回，仍然继续计时。

综上所述，Y17短时接地故障过程中，2号主变10千伏零流一段先于Y17零流保护动作出口，是由于所使用的ABB REJ525与REF541继电器的动作时间计数器返回时间不同引起的。这导致在故障电流短时减小的10毫秒中，Y17零流一段返回并重新计时，2号主变10千伏零流一段未返回并持续计时最终先至定值而出口跳闸。

4 结语

在10千伏小电阻接地系统中，发生单相接地故障，出线开关跳闸的概率比较高，对复合型单相接地故障引起的越级跳闸情况，在实际工作中都是非常罕见的，具有工程现场借鉴意义。所以以上两起复杂接地故障为我们处理主变10千伏接地越级跳闸提供了新思路。

参考文献

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