一起站用變保護(hù)動(dòng)作行為分析及改進(jìn)措施

陳強(qiáng)，周小鵬

（1.廣西大學(xué)，廣西　南寧　530004；2.中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局，廣西　百色　533000）

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一起站用變保護(hù)動(dòng)作行為分析及改進(jìn)措施

陳強(qiáng)1，周小鵬2

（1.廣西大學(xué)，廣西南寧530004；2.中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局，廣西百色533000）

〔摘 要〕介紹了一起500kV變電站站用電系統(tǒng)相間短路跳閘的事件，通過(guò)保護(hù)動(dòng)作行為的分析和保護(hù)定值的復(fù)核，確定防小動(dòng)物措施不健全是站用變跳閘的直接原因，400V低壓開(kāi)關(guān)滅弧能力不足及保護(hù)時(shí)間整定級(jí)差過(guò)小是造成越級(jí)跳閘的原因；最后提出了針對(duì)性的防范和改進(jìn)措施。

〔關(guān)鍵詞〕站用變；繼電保護(hù)；動(dòng)作分析；定值整定

0　引言

站用變供電系統(tǒng)作為保證站內(nèi)電氣設(shè)備安全、可靠運(yùn)行不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，卻往往受不到足夠重視；特別是在220kV及其以上的變電站，因小動(dòng)物、定值級(jí)差配合不合理等原因引起的變電站設(shè)備事故時(shí)有發(fā)生。2014-11-03，某500kV變電站因防小動(dòng)物措施不健全，導(dǎo)致1只老鼠爬上0號(hào)站用變10kV側(cè)套管，進(jìn)而造成站用變高壓側(cè)B，C相間短路跳閘。

1　事件經(jīng)過(guò)

該500kV變電站站用電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)如圖1所示，1，2號(hào)站用變分別帶380V中央Ⅰ，Ⅱ段運(yùn)行，1ZK，2ZK，G2在合位，3ZK，1DL在分位，4ZK不使用（已經(jīng)用硬線(xiàn)短接），2號(hào)站用變324開(kāi)關(guān)合位，經(jīng)備用段母排與0號(hào)站用變相連，0號(hào)站用變處于由低壓側(cè)提供電壓的空載狀態(tài)。

2014-11-03T22：13，2號(hào)站用變324，2ZK開(kāi)關(guān)跳閘。故障前站內(nèi)無(wú)任何檢修工作，故障后現(xiàn)場(chǎng)檢查324，2ZK開(kāi)關(guān)均在分閘位置，2號(hào)站用變、380V中央Ⅱ段母線(xiàn)未發(fā)現(xiàn)異常。2號(hào)站用變保護(hù)RCS-9621AⅡ動(dòng)作信息如下：

（1）裝置面板“跳閘”紅燈亮；

（2）22：13：19：418，站用變保護(hù)啟動(dòng)；

（3）22：13：19：925，BC相間短路，短路電流0.19A，保護(hù)過(guò)流Ⅱ段啟動(dòng)。

圖1　500kV變電站站用電系統(tǒng)

從故障錄波圖及保護(hù)報(bào)文可知，系統(tǒng)發(fā)生了B，C相間短路，站用變保護(hù)過(guò)流Ⅱ段啟動(dòng)約500ms后，保護(hù)出口跳閘。事件發(fā)生后，運(yùn)維人員首先對(duì)2號(hào)站用變至2ZK開(kāi)關(guān)間的全部設(shè)備進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；然后對(duì)2ZK開(kāi)關(guān)動(dòng)、靜觸頭相間絕緣和相對(duì)地絕緣進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)得其靜觸頭（2ZK開(kāi)關(guān)上端）B，C相間絕緣電阻低于2 MΩ，其他絕緣電阻均大于50 MΩ。解體檢查2ZK開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)三相斷開(kāi)，但B，C相靜觸頭有電弧燒蝕的痕跡。擦去電弧燒蝕痕跡后，再重測(cè)B，C相間絕緣和相對(duì)地絕緣，絕緣恢復(fù)良好。之后檢查2ZK開(kāi)關(guān)事件記錄，發(fā)現(xiàn)2ZK開(kāi)關(guān)曾流過(guò)了2 266 A的大電流，說(shuō)明2ZK開(kāi)關(guān)切斷了故障電流，短路故障應(yīng)是發(fā)生在該開(kāi)關(guān)之后的回路。

對(duì)備用段母線(xiàn)至0號(hào)站用變的連接設(shè)備進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，0號(hào)站用變10kV側(cè)進(jìn)線(xiàn)套管上端的鋁排上有放電造成的閃絡(luò)痕跡，C相套管上有小動(dòng)物的腳印，地上有1只被電死的老鼠，且老鼠身體后半部分燒灼嚴(yán)重。因此，判斷0號(hào)站用變10kV側(cè)進(jìn)線(xiàn)B，C相由老鼠尾巴尖端至老鼠尾巴根部形成放電回路，進(jìn)而導(dǎo)致相間短路。

2　保護(hù)動(dòng)作行為分析

本次跳閘事件的直接原因?yàn)槔鲜笈郎?號(hào)站用變10kV側(cè)套管，造成站用變高壓側(cè)B，C相間短路。但因1DL在斷開(kāi)位置，且故障點(diǎn)發(fā)生在0號(hào)站用變10kV側(cè)進(jìn)線(xiàn)套管和進(jìn)線(xiàn)CT之間（見(jiàn)圖1），因此0號(hào)站用變10kV側(cè)CT無(wú)故障電流通過(guò)，0號(hào)站用變保護(hù)沒(méi)有動(dòng)作。經(jīng)查閱，2號(hào)站用變保護(hù)過(guò)流I段定值為0.6A，0s；過(guò)流Ⅱ段定值為0.05A，0.5s。2ZK開(kāi)關(guān)本體保護(hù)過(guò)流Ⅰ段定值為8 000A，0s；過(guò)流Ⅱ段定值為2 259A，0.3s。根據(jù)整定值及短路電流記錄值（0.19A）判斷：短路故障發(fā)生后，正常情況下應(yīng)由2ZK智能開(kāi)關(guān)跳開(kāi)切斷故障電流，而不應(yīng)由2號(hào)站用變過(guò)流Ⅱ段保護(hù)切除故障。2號(hào)站用變參數(shù)如表1所示。

根據(jù)Q/CSG110037—2012《南方電網(wǎng)10kV-110kV系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算規(guī)程》、《超高壓輸電公司繼電保護(hù)整定業(yè)務(wù)指導(dǎo)書(shū)》的要求，對(duì)2號(hào)站用變保護(hù)、2ZK定值進(jìn)行重新校驗(yàn)。同時(shí)，根據(jù)規(guī)程規(guī)定400V進(jìn)線(xiàn)、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)僅投入過(guò)流延時(shí)段（包括長(zhǎng)延時(shí)和短延時(shí)）。短延時(shí)整定原則如下：

上式中，Iemin取開(kāi)關(guān)額定電流（1 600 A）與2號(hào)站用變壓器額定電流（721.7 A）中較小值，故Iemin= 721.7A；K為可靠系數(shù)，取1.5。因此，2ZK開(kāi)關(guān)過(guò)電流保護(hù)Ⅱ段定值IL=K×Iemin=721.7 A×1.5= 1 082.55A，其動(dòng)作時(shí)間t0=0.3s。經(jīng)核算，2ZK開(kāi)關(guān)過(guò)電流保護(hù)Ⅱ段原整定值（2 259A）偏大。故障時(shí)，流過(guò)2ZK開(kāi)關(guān)的短路電流約為0.19×300×35÷0.4=4 987.5A（2ZK智能開(kāi)關(guān)事件記錄顯示跳閘電流2 266A不準(zhǔn)確），大于原整定值，故2ZK智能開(kāi)關(guān)過(guò)流Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作，啟動(dòng)2ZK開(kāi)關(guān)跳閘。

表1　2號(hào)站用變參數(shù)

另外，根據(jù)前述有關(guān)繼電保護(hù)整定計(jì)算規(guī)程及業(yè)務(wù)指導(dǎo)書(shū)要求，2號(hào)站用變保護(hù)過(guò)流Ⅱ段動(dòng)作時(shí)間t2應(yīng)與2ZK開(kāi)關(guān)過(guò)電流保護(hù)Ⅱ段t0配合，級(jí)差為0.3-0.5s。而現(xiàn)級(jí)差僅為0.2s，明顯偏短。結(jié)合檢查發(fā)現(xiàn)的2ZK開(kāi)關(guān)B，C相靜觸頭的電弧燒蝕痕跡，可以推斷在2ZK開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)，觸頭間的電弧未能及時(shí)熄滅，延長(zhǎng)了故障電流持續(xù)時(shí)間，且短路電流二次值大于2號(hào)站用變保護(hù)過(guò)流Ⅱ段定值，故2號(hào)站用變過(guò)流Ⅱ段保護(hù)在達(dá)到動(dòng)作時(shí)間0.5 s時(shí)出口，跳開(kāi)站用變324開(kāi)關(guān)。

綜上，2號(hào)站用變保護(hù)因2ZK開(kāi)關(guān)滅弧能力不足而動(dòng)作切除短路故障，動(dòng)作行為是正確的，但保護(hù)定值的整定還不夠規(guī)范，特別是2號(hào)站用變保護(hù)過(guò)流Ⅱ段動(dòng)作時(shí)間t2與2ZK過(guò)電流保護(hù)Ⅱ段t0級(jí)差偏小，導(dǎo)致了越級(jí)跳閘。

3　改進(jìn)措施

（1）認(rèn)真落實(shí)防小動(dòng)物事故的各項(xiàng)措施，開(kāi)展針對(duì)小動(dòng)物的危害辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，并細(xì)化到防小動(dòng)物措施巡視表單中。

（2）該站10kV/0.4kV系統(tǒng)的導(dǎo)體及母線(xiàn)未采用絕緣護(hù)套，易造成接地或相間短路故障。400V智能開(kāi)關(guān)滅弧能力未能滿(mǎn)足短路容量要求，且故障跳閘時(shí)沒(méi)有跳閘指示，需加強(qiáng)對(duì)站用變等基礎(chǔ)設(shè)備的維護(hù)改造工作。

（3）根據(jù)前述有關(guān)繼電保護(hù)整定計(jì)算規(guī)程和業(yè)務(wù)指導(dǎo)書(shū)，對(duì)所有自整定定值單進(jìn)行梳理，重新整定2ZK開(kāi)關(guān)本體及站用變保護(hù)定值，確保保護(hù)整定值滿(mǎn)足規(guī)程規(guī)范要求。同時(shí)，應(yīng)特別注意對(duì)400V智能開(kāi)關(guān)開(kāi)滅弧能力的調(diào)研評(píng)估，對(duì)于不滿(mǎn)足系統(tǒng)安全運(yùn)行要求的設(shè)備，采取必要的改造措施。

參考文獻(xiàn)：

1 耿鵬.變電站站用變保護(hù)問(wèn)題的探討［J］.華中電力，2009，22（2）：84-85.

2 譚榮均，彭勤建.變電站防范小動(dòng)物引起設(shè)備事故的措施［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2002，20（4）：48-50.

收稿日期：2015-10-22；修回日期：2016-02-18。

作者簡(jiǎn)介：

陳強(qiáng)（1991-），男，助理工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作，email：chenqiang@ehv.csg.cn。

周小鵬（1986-），男，助理工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。