10kV線路故障引起35kV主變?cè)郊?jí)跳閘事件分析

閔喜艷

（陜西省地方電力（集團(tuán)）有限公司安康供電分公司，陜西 安康 725000）

1 事故概況

1.1 事故前運(yùn)行方式

35kV變電站A為單電源供電變電站，35kV線路1為電源進(jìn)線，主接線如圖1所示。10kV線路1發(fā)生兩相永久性短路故障時(shí)，變電站A的35kV線路1運(yùn)行，35kV1#、2#主變并列運(yùn)行，10kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)100合位，10kV出線1、出線2、出線3運(yùn)行。

圖1 35kV變電站A主接線圖

1.2 事故經(jīng)過(guò)

2018年11月30日上午10時(shí)12分，35kV變電站A的2#主變高壓側(cè)過(guò)流I段t2保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)3502、102開(kāi)關(guān)。約0.6 s后，1#主變高壓側(cè)過(guò)流I段t1、低壓側(cè)過(guò)流I段t1保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)3501、101開(kāi)關(guān)。通過(guò)視頻安防系統(tǒng)，檢查變壓器外觀及低壓母線等一次設(shè)備，未發(fā)現(xiàn)明顯故障。10時(shí)26分，供電所匯報(bào)10kV出線1的88#電線桿被施工車(chē)輛撞斷，導(dǎo)致相間短路故障。10時(shí)43分，10kV出線1故障隔離結(jié)束，經(jīng)主管領(lǐng)導(dǎo)同意對(duì)1#、2#主變?cè)囁鸵淮危?#、2#主變均試送成功。

2 設(shè)備參數(shù)及保護(hù)配置

2.1 設(shè)備參數(shù)

35kV系統(tǒng)正序等值阻抗標(biāo)幺值：大方式0.763 1、小方式1.293 9，基準(zhǔn)容量100 MVA。1#主變?nèi)萘?.0 MVA、阻抗電壓6.81%，2#主變?nèi)萘?.3 MVA、阻抗電壓7.12%。1#、2#主變額定電壓比35/10.5kV，35kV側(cè)CT變比200/5，10kV側(cè)CT變比500/5。

2.2 保護(hù)配置

（1）35kV線路1為變電站A的進(jìn)線電源，階段電流保護(hù)退出，靠線路1電源側(cè)保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)。

（2）1#、2#主變配置過(guò)流Ⅰ段保護(hù)作為后備保護(hù)，保護(hù)定值按照變壓器各側(cè)額定電流整定，定值如下。對(duì)1#主變高后備而言，高過(guò)流Ⅰ段延時(shí)t1，2.6/104 A，0.6 s；對(duì)1#主變低后備而言，低過(guò)流Ⅰ段延時(shí)t1，3.47/347 A，0.6 s；對(duì)2#主變高后備而言，高過(guò)流Ⅰ段延時(shí)t1，3.28/131.2 A，0.6 s；對(duì)2#主變低后備而言，低過(guò)流Ⅰ段延時(shí)t1，4.38/438 A，0.6 s。

（3）10kV出線配置階段電流保護(hù)，過(guò)流Ⅰ段按躲本線路末端最大三相短路電流整定，過(guò)流II段按本線路最大負(fù)荷電流整定[1]，定值如下。對(duì)10kV出線1（200/5）而言，過(guò)流Ⅰ段23.5/940 A，0 s；過(guò)流II段6.6/264 A，0.4 s，重合閘退出。對(duì)10kV出線2（200/5）而言，過(guò)流Ⅰ段16.6/664 A，0 s；過(guò)流II段6.6/264 A，0.4 s，重合閘1.5 s。對(duì)10kV出線3（300/5）而言，過(guò)流Ⅰ段15/900 A，0 s；過(guò)流II段5.3/318 A，0.4 s，重合閘1.5 s。

對(duì)35kV變電站A的各級(jí)保護(hù)定值進(jìn)行校核，得知變電站各級(jí)開(kāi)關(guān)保護(hù)定值設(shè)置正確，且后備保護(hù)逐級(jí)配置合理。

3 事故分析

3.1 事故報(bào)文信息

2#主變后備保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)文：10:12:46.396，Imax=3.58 A，高壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段t2時(shí)限動(dòng)作。1#主變后備保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)文：10:12:47.048，Imax=3.4 A，高壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段t1時(shí)限動(dòng)作；10:12:47.048，Imax=4.49 A，低壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段t1時(shí)限動(dòng)作；10kV出線1、出線2、出線3保護(hù)裝置無(wú)動(dòng)作信息。

3.2 保護(hù)動(dòng)作行為分析

本次事故中，變壓器主保護(hù)未動(dòng)作，僅后備保護(hù)動(dòng)作。對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程巡視，1#、2#變壓器外觀無(wú)異常，判明變壓器內(nèi)部無(wú)明顯故障[2]。巡視低壓母線等一次設(shè)備未發(fā)現(xiàn)明顯故障，初步排除母線故障。隨后，供電所匯報(bào)10kV出線1的88#電線桿被施工車(chē)輛撞斷，據(jù)此可判明其是一起由10kV出線1外力破壞故障而引起的2#主變高后備保護(hù)越級(jí)跳閘事件。

3.2.1 10kV出線1保護(hù)動(dòng)作分析

查看10kV出線保護(hù)裝置及開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，3個(gè)10kV出線保護(hù)裝置均未動(dòng)作，且10kV出線開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)無(wú)卡死等異?，F(xiàn)象。查看3個(gè)10kV出線保護(hù)裝置中過(guò)流II段延時(shí)均為0.4 s，與定值單相符。因?yàn)?0kV出線1短路電流未達(dá)到過(guò)流I段定值（23.5/940 A，0 s），所以其過(guò)流I段不動(dòng)作。由故障報(bào)文可知，2#主變高壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段t2時(shí)限動(dòng)作，0.1 s后切除故障，未達(dá)到10kV線路1過(guò)流II段時(shí)間定值（0.4 s），故10kV出線1過(guò)流II段不動(dòng)作。

3.2.2 2#主變保護(hù)動(dòng)作分析

查看2#主變后備保護(hù)裝置運(yùn)行定值，2#主變高壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段延時(shí)t2為0.1 s，低壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段延時(shí)t1、t2均為100 s，與定值單中高壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段延時(shí)t1、低壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段延時(shí)t1、t2的時(shí)限設(shè)置0.6 s不符。10kV出線1在88#桿處發(fā)生兩相短路故障時(shí)，10kV出線1過(guò)流II段、2#主變高、低壓側(cè)過(guò)流I段t1、t2時(shí)限保護(hù)同時(shí)啟動(dòng)，因故障電流達(dá)到2#主變高壓側(cè)過(guò)流I段t2時(shí)限保護(hù)運(yùn)行定值（3.28/131.2 A，0.1 s），未達(dá)到10kV線路1過(guò)流I段定值（23.5/940 A，0 s），故由2#主變高壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段t2時(shí)限動(dòng)作跳閘，0.1 s后切除故障，2#主變高壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段t1、低壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段t1、t2時(shí)限保護(hù)（100 s）及10kV線路1過(guò)流II段保護(hù)（0.4 s）可靠返回。

3.2.3 故障電流計(jì)算

短路電流示意圖如圖2所示，在10kV出線1的88#桿處設(shè)置兩相短路故障并進(jìn)行故障計(jì)算[3]。計(jì)算所得故障電流為143 A，與2#主變高壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段t2時(shí)限保護(hù)動(dòng)作報(bào)文數(shù)值Imax=3.58/143 A相符，驗(yàn)證了2#主變高壓側(cè)過(guò)流I段t2時(shí)限保護(hù)動(dòng)作的正確性。

3.2.4 1#主變保護(hù)動(dòng)作分析

2#主變高后備保護(hù)動(dòng)作跳閘前（10:10 AM），1#、2#主變各側(cè)負(fù)荷電流如下：3501開(kāi)關(guān)負(fù)荷電流61 A，101開(kāi)關(guān)負(fù)荷電流201 A；3502開(kāi)關(guān)負(fù)荷電流75 A，102開(kāi)關(guān)負(fù)荷電流248 A。

10時(shí)12分，35kV變電站A的2#主變高壓側(cè)過(guò)流I段t2時(shí)限保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)3502、102開(kāi)關(guān)后，單臺(tái)運(yùn)行的1#主變過(guò)負(fù)荷，1#主變高、低側(cè)負(fù)荷電流分別瞬間上升至136/3.4 A、449/4.49 A左右，達(dá)到1#主變高、低后備保護(hù)過(guò)流Ⅰ段的啟動(dòng)值。經(jīng)過(guò)0.6 s延時(shí)后，1#主變高壓側(cè)、低壓側(cè)過(guò)流I段保護(hù)t1時(shí)限動(dòng)作，跳開(kāi)3501、101開(kāi)關(guān)。1#主變高壓側(cè)、低壓側(cè)過(guò)流I段t1時(shí)限保護(hù)正確動(dòng)作。

圖2 短路電流

4 結(jié) 論

綜合上述分析可知，由于2#主變后備保護(hù)定值在執(zhí)行過(guò)程中存在誤整定的現(xiàn)象，且定值整定流程未形成有效的閉環(huán)，導(dǎo)致2#主變后備保護(hù)高壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段t1時(shí)限與10kV出線過(guò)流II段保護(hù)時(shí)間定值失配。當(dāng)10kV線路1過(guò)流II段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，2#主變高壓側(cè)過(guò)流I段t2時(shí)限保護(hù)先動(dòng)作切除故障，造成越級(jí)跳閘事件。之后，1#主變單臺(tái)運(yùn)行時(shí)過(guò)負(fù)荷，1#主變高壓側(cè)、低壓側(cè)過(guò)流I段t1保護(hù)動(dòng)作跳閘，導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大。為避免類(lèi)似事件的再次發(fā)生，建議根據(jù)定值單重新整定并仔細(xì)核對(duì)2#主變高壓側(cè)、低壓側(cè)過(guò)流Ⅰ段延時(shí)t1、t2，嚴(yán)格按照規(guī)程對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，確保定值整定流程有效閉環(huán)。