二起線路復雜故障引起越級跳閘事故分析

童克誠 潘晨亮

摘 要：在10千伏小電阻接地的系統(tǒng)中，線路經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，引起線路開關跳閘。但是，偶爾也會發(fā)生主變開關越級跳閘的情況，造成事故范圍擴大，停電影響增加，并且給分析故障帶來了一定的困難，給電力系統(tǒng)的正常運行和正常供電都帶來了較大的危害。該文通過對工作中分別出現(xiàn)的兩次線路接地故障后引起主變越級跳閘的故障分析，還原了事故發(fā)生的過程，檢驗了保護配置情況，驗證了保護動作的行為，分析了事故發(fā)生的原因，為今后完善微機保護裝置系統(tǒng)，避免類似故障提供了參考，對實際運行工作具有較大的借鑒意義。

關鍵詞：單相接地故障 越級跳閘 保護整定 保護過程 故障分析

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（c）-0071-02

10kV線路在日常的運行中，經(jīng)常會發(fā)生樹枝碰線、避雷器擊穿、雷擊斷線等造成的單相接地故障，在主變中性點經(jīng)小電阻接地的變電站中，通常對線路開關配置零流保護作為線路接地的主保護，對主變配置10千伏零流保護作為線路接地的后備保護。當線路發(fā)生接地，而線路開關未動作跳閘，主變開關卻越級跳閘時，可能的原因是出線開關拒動或保護配合不當引起。但是此次35千伏X站和Y站發(fā)生的接地越級跳閘故障卻是另外二種情況。

1 X站故障分析

1.1 故障經(jīng)過

35千伏X站接線方式如圖1所示，2號主變所帶的X14、X17出線（分屬10千伏二段、三段母線，二、三段母線連排運行）。SCADA顯示2號主變10千伏零流保護動作跳開2號主變10千伏二段開關，10千伏一/二段分段自切動作合閘，合于故障后零流后加速動作跳開分段開關，10千伏二段、三段母線失電。

1.2 保護整定情況

1.2.1X17保護整定情況

X17出線設有反時限過流、定時限過流、定時限零流一段及二段保護，不帶重合閘。零流一段整定為5.6A、3.5秒跳閘，零流二段整定為4.0A、20秒跳閘。該路出線使用ABB REF541B型繼電器，僅在保護動作出口時記錄錄波波形。

1.2.2X14保護整定情況

X14出線設有反時限過流、定時限過流、反時限零流保護，不帶重合閘。反時限零流整定為啟動電流2A，取IEC一般反時限曲線，倍率K取0.4（對應為2倍啟動電流4.01秒、3倍2.52秒、5倍1.71秒）。該路出線使用ABB REF541B型繼電器，僅在保護動作出口時記錄錄波波形。

1.2.3 號主變保護整定情況

X站2號主變的電氣保護設有差動、35kV低壓過流、35kV過負荷、35kV零流、10kV中性點定時限零流一段及二段保護。10kV零流一段整定為3A、4秒跳主變10kV開關，10kV零流二段整定為3.25A、4.5秒跳主變各側(cè)開關。2號主變10千伏后備保護使用ABB REJ525B型繼電器，不帶故障錄波功能。

1.3 繼保動作情況

根據(jù)2號主變及X17、X14的保護配置情況與繼電器記錄情況，其故障過程及繼電器動作情況如圖2所示，故障發(fā)生于15：36時，圖2時間單位為秒。

15：36：38694，X17發(fā)生A相單相接地故障，其零流保護和2號主變10千伏零流保護同時啟動；

15：36：41010，X14發(fā)生A相單相接地故障，其零流保護啟動，此時2號主變10千伏零流保護持續(xù)啟動；

15：36：41013，X17的A相接地故障消失，其繼電器返回（故障持續(xù)2.319秒，未到動作整定時間3.5秒），2號主變10千伏零流保護由于X14仍發(fā)生A相接地故障而持續(xù)啟動；

15：36：41123，X17的A相再次發(fā)生接地故障，其零流保護再次啟動；

15：36：41133，X14的A相接地故障消失，其繼電器返回，然而2號主變10千伏零流保護由于X17仍發(fā)生A相接地故障而持續(xù)啟動；

15：36：42695，2號主變10千伏零流保護動作，2號主變10千伏開關跳閘（主變10千伏零流保護持續(xù)4.001秒，動作整定時間為4秒）。

2號主變10千伏開關跳閘后，10千伏二、三段母線失電，2.5秒后10千伏一/二段分段自切動作合分段開關，X17故障未消失故自切零流后加速啟動，0.2秒后零流后加速保護動作跳開10千伏一/二段分段開關，10千伏二、三段母線再次失電。

1.4 故障原因分析

從以上過程可看出，2號主變所帶的X17、X14發(fā)生復合型A相單相接地故障，該復合故障導致X17、X14保護啟動過程中短時返回而未出口，但由于2號主變10千伏零流保護持續(xù)啟動達到整定時間，最終動作跳開了2號主變10千伏開關。X17的A相接地故障在自切動作后仍存在，導致自切后加速動作，10千伏二、三段母線失電。整個故障過程中繼保裝置動作正確，符合邏輯設置要求。

2 Y站故障分析

2.1 故障經(jīng)過

35千伏Y站接線方式如圖3所示，2號主變所帶的10千伏Y17出線發(fā)生了短時非金屬性接地故障，2號主變10千伏零流一段先于Y17零流保護動作出口，Y站10千伏二段、三段母線短時失電（自切成功）。

2.2 保護整定情況

2.2.1 Y17保護整定情況

Y17出線設有反時限過流、定時限過流、定時限零流一段及二段保護，帶重合閘。零流一段整定為5.6A、3.5秒跳閘，零流二段整定為4.0A、20秒跳閘。該路出線使用ABB REF541B型微機保護裝置，僅在保護動作出口時記錄錄波波形，保護流變變比400：5（80倍）。

2.2.2 2號主變保護整定情況

Y站2號主變的電氣量保護設有差動、35kV低壓過流、35kV過負荷、35kV零流、10kV中性點定時限零流一段及二段保護。10kV零流一段整定為3.0A、4秒跳主變10kV開關，10kV零流二段整定為3.25A、4.5秒跳主變各側(cè)開關。2號主變10千伏后備保護使用ABB REJ525B型微機保護裝置，不帶故障錄波功能，保護流變變比800：5（160倍）。

2.3 繼保動作情況

根據(jù)2號主變及Y17的保護配置情況與繼電器記錄情況分析，Y17發(fā)生單相接地故障時，故障電流約670A，超過了Y17零流一段、二段定值（分別為448A、320A）和2號主變10千伏零流一段、二段定值（分別為480A、520A），以上保護均正常啟動。

故障持續(xù)約2秒后，故障電流減小至約320A～448A，Y17零流一段返回、零流二段持續(xù)啟動，2號主變10千伏零流一段、二段持續(xù)啟動未返回。故障電流減小10毫秒后，增大至約596A，Y17零流一段重新啟動（重新開始計時）。

故障持續(xù)4秒后，2號主變10千伏零流一段計時達到整定值要求（Y17零流一段因中途返回，此時未到定值），根據(jù)保護動作出口邏輯跳開了2號主變10千伏開關，10千伏二段、三段母線失電。

隨后，10千伏一/二段分斷自切保護啟動，合上了10千伏一/二段分段開關。此時，Y17的接地故障已消失，故10千伏一/二段分斷自切零流后加速保護未啟動，10千伏二段、三段母線恢復供電。

2.4 故障原因分析

查閱ABB公司REF541及REJ525繼電器的使用說明書可知：Y17使用的REF541的“動作時間計數(shù)器返回時間”按照ABB公司常規(guī)設置均設為了0毫秒，而2號主變使用的REJ525的該項參數(shù)默認為30毫秒。因此，在故障電流瞬時減小的10毫秒中，REF541的動作時間計數(shù)器按照邏輯設置進行了返回，而REJ525的動作時間計數(shù)器按照邏輯設置未返回，仍然繼續(xù)計時。

綜上所述，Y17短時接地故障過程中，2號主變10千伏零流一段先于Y17零流保護動作出口，是由于所使用的ABB REJ525與REF541繼電器的動作時間計數(shù)器返回時間不同引起的。這導致在故障電流短時減小的10毫秒中，Y17零流一段返回并重新計時，2號主變10千伏零流一段未返回并持續(xù)計時最終先至定值而出口跳閘。

4 結(jié)語

在10千伏小電阻接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障，出線開關跳閘的概率比較高，對復合型單相接地故障引起的越級跳閘情況，在實際工作中都是非常罕見的，具有工程現(xiàn)場借鑒意義。所以以上兩起復雜接地故障為我們處理主變10千伏接地越級跳閘提供了新思路。

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