一起变电站站用变保护动作分析

陆 锐 朱志海 徐 晟

（中国南方电网超高压输电公司广州局，广东 广州510663）

0 引言

变电站站用电系统是保证变电站安全可靠运行的重要环节，站用变作为整个变电站正常运转所需能量的来源，它能否安全稳定运行直接影响到全站乃至全网的安全［1－2］。本文分析了某500kV变电站站用变保护动作原因，指出站用电系统设计存在的一些问题，并提出了相应改进措施。

1 站用电系统运行方式及故障过程

全站站用电交流系统采用三回电源供电，分别是：第一回由500kV＃2主变低压侧经35kV＃1站用变31B降压后向中配Ⅰ段及主控Ⅰ段供电；第二回由500kV＃3主变低压侧经35kV＃2站用变32B降压后向中配Ⅱ段及主控Ⅱ段供电；第三回为10kV站外电源由10kV＃0站用变10B降压后向中配0段供电，正常方式下该段母线为空载运行，作为第一、二回电源的备用电源。站内400V交流母线共有5段，其中中配Ⅰ段、中配Ⅱ段、中配0段属于中央配电系统，主控Ⅰ段、主控Ⅱ段属于主控楼配电系统，中配0段为备用电源段，无出线负荷，相邻两条母线均可联络运行，如图1所示。

图1 站用电主接线图

正常运行时35kV＃1站用变31B带中配Ⅰ段及主控Ⅰ段，35kV＃2站用变32B带中配Ⅱ段及主控Ⅱ段，10kV＃0站用变10B空载运行。410DL、420DL备自投功能投入，当中配Ⅰ段或中配Ⅱ段失电时自动合上410DL或420DL切换至中配0段供电。当35kV＃1站用变31B停运时由10kV＃0站用变10B带中配Ⅰ段及主控Ⅰ段；当35kV＃2站用变32B停运时由10kV＃0站用变10B带中配Ⅱ段及主控Ⅱ段；当31B与32B停运时由10kV＃0站用变10B供全站负荷；10B与31B停运时由32B供全站负荷；10B与32B停运时由31B供全站负荷。

该站站用电系统正常运行时站用变均配置过流保护、过负荷保护、低压侧零序电流保护。某日该站35kV＃1站用变低压侧零序过流保护动作跳开35kV＃1站用变高压侧329断路器和35kV＃1站用变低压侧41DL断路器。400V中配Ⅰ段、400V主控Ⅰ段电压均为0。400V中配Ⅰ段、400V主控Ⅰ段失电；400V中配Ⅰ段、400V主控Ⅰ段所带负荷具备双电源切换功能，均能正常切换至400V中配Ⅱ段、400V主控Ⅱ段运行。事件检查确定400V中配Ⅰ段、400V主控Ⅰ段母线及负荷无接地后，采用10kV＃0站用变带400V中配Ⅰ段、400V主控Ⅰ段运行。

2 保护动作分析

对35kV＃1站用变31B本体及400V中配Ⅰ段、400V主控Ⅰ段检查。解开31B中性点接线排后测量三相绕组对地绝缘，31B至41DL开关间400VA、B、C三相母排对地绝缘均大于2 000MΩ，对地绝缘水平正常。检查31B、41DL开关、410DL开关、434DL开关外观无异常，无放电痕迹、无应力变形、无异物。对31B进行预防性试验，试验项目包括高低压绕组直流电阻测试、绝缘电阻测试、交流耐压试验、31B室与中央配电室接地引下线对室外地网的导通情况以及400V中配Ⅰ段母线绝缘情况，试验结果与测量结果均正常。

依相关继电保护整定计算规程，该站31B高压侧过流保护和低压侧零序过流保护整定方法如下：

35kV侧过流速断保护Ⅰ段按躲过变压器外部短路故障时流过变压器最大短路电流整定［3］。Ikmax＝148A，二次值I′kmax＝148／1 000＝0.148A，过流Ⅰ段电流I1＝kk×I′kmax＝1.5×0.148＝0.222A（kk为可靠系数，取1.5），取过流Ⅰ段电流I1＝0.23A。

35kV侧过流保护Ⅱ段按照躲站用变额定电流整定，过流Ⅱ段电流I2＝kk×Ie1／kfh＝1.3×0.010 5／1≈0.014A（kk＝1.3，kkf＝1，kk为可靠系数，kfh为返回系数，Ie1为站用变额定电流），取过流Ⅱ段电流I2＝0.05A（装置最小整定为0.05A）。

380V侧零序电流保护按躲不平衡电流整定，I0＝kk×kpb×Ie2／Nct，取可靠系数kk＝1.3，不平衡系数kpb＝0.25，CT变比 Nct为600，Ie2为不平衡电流，I0＝1.3×0.25×909／600≈0.49A，取I0＝0.5A；时间定值取2s切两侧。

保护录波图如图2所示，由录波图中可以看出T1时刻（左线）保护启动时站用电高压侧CT A、B、C三相电流分别为0.041 1A、0.046 9A 和 0.040 2A，未达到过流保护定值（0.05A）；中性点零序绕组CT电流为0.62A，超过零流保护定值（0.5A），在保护启动至保护跳闸期间故障电流持续约2 003ms，与保护跳闸时间定值2s相符，低压侧零序保护满足定值判据后正确动作。

图2 站用电故障录波图

现场对35kV＃1站用变保护装置功能、出口回路、二次绝缘进行检查发现：

（1）在保护装置高压侧CT和中性点零序CT端子排上加入模拟量，误差均小于±1%，符合保护规程规定。

（2）在中性点CT绕组端子排加入小电流（0.3A）并逐步抬高（步长为0.01A），当到达零序电流动作定值（0.5A）时零序电流保护刚好动作，测量压板出口正常，零流保护功能正常。

（3）用1 000V兆欧表对高压侧CT和零序绕组CT回路的绝缘进行检查，绝缘均大于80MΩ，符合保护规程规定。

综上所述，保护定值整定符合规程要求，保护装置及二次回路未见异常，保护装置确实感受到零序电流且达到定值，保护动作符合预期。通过现场对一、二次设备检查未发现异常，检查500kV交流场就地机构箱时发现所有开关间隔加热器电源均取交流A相为电源。

现场断开500kV交流场各间隔的加热器电源后，A相电流减小约80A，说明加热器等负荷的投退对电流分配有较明显的影响。结合其他监控数据综合判断，本次站用变跳闸的原因应为低压负荷分布不均匀，导致三相电流矢量和较大产生零序电流，零序过流保护正确动作。

3 优化措施

此次事件暴露了低压负荷分配不均匀引起低压侧零序过流保护动作的问题，导致站用变部分负荷失电，造成500kV、220kV、主变及35kV场地动力电源、户外照明电源、水泵房电源短时丢电，对站内设备的稳定运行造成了威胁。对此，后续采取了对低压部分负荷平均分配进行调整的措施，采取相应对策后，站用电系统运行正常。

［1］李小军，师旭，李继红，等.一起站用变零序过流保护误动原因分析与改进方案［J］.变压器，2012，49（4）：70－72.

［2］王颖.站用变系统缺陷分析及改进［J］.电气技术，2012（12）：104－105.

［3］崔家佩，孟庆炎，陈永芳，等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算［M］.北京：中国电力出版社，2006.