林州新達(dá)焦化10 kV線路斷路器保護(hù)跳閘原因分析

楚 林

（國網(wǎng)安陽縣供電公司，河南安陽 455000）

1 概述

2019 年7 月14 日下午15 點(diǎn)25 左右，林州35 kV土樓變電站10 kV 土焦線路（新達(dá)焦化專線）上的用戶斷路器（土焦3開關(guān)）速斷保護(hù)動作跳閘。保護(hù)裝置顯示動作電流值：A 相1.65 A；B 相18.88 A；C 相20.16 A（電流互感器變比600/5）;保護(hù)裝置電流速斷整定值20 A、時限0 s。經(jīng)過故障查找，但沒有查找到故障點(diǎn)，在了解到同一時段10 kV 土奧線路發(fā)生了短路故障，且與土樓變電站的2 臺主變是并列運(yùn)行，隨后10 kV 土焦線路送電恢復(fù)運(yùn)行。由于近一年里土焦線路出現(xiàn)多次跳閘現(xiàn)象，只有一次土焦線路過流保護(hù)動作是由用戶原因造成的，其他幾次跳閘都沒有找到事故原因。故對本次跳閘事故原因及以前幾次跳閘原因進(jìn)行分析和研判，以保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 技術(shù)參數(shù)

2.1 供電系統(tǒng)圖

用戶提供的供電系統(tǒng)簡圖如圖1。

圖1 35 kV土樓變電站及10 kV線路供電示意圖

2.2 設(shè)備參數(shù)

用戶提供的主要設(shè)備數(shù)據(jù)：1#變?nèi)萘?0000 kVA，短路電壓7.7%。2#變與1#變相同。6 MW 發(fā)電機(jī)功率因數(shù)0.8，超瞬變電抗（飽和）值12.5%。土焦線路長度約1 km,其中YJLV3X240 8.7/15 電纜長0.5 km，JKYLV-240 架空線長0.5 km。土焦1 出口斷路器額定開斷電流31.5 kA。土焦1 電流互感器型號：LZZBJ9-10-10C2Q/3（600/5 精度：0.5/5P20）。土焦2 電流互感器型號：LZZQB6-10（600/5 精度：0.5/10P）。

圖2 土焦線路短路電流計(jì)算電抗圖

2.3 保護(hù)定值數(shù)據(jù)

用戶提供的土焦1 保護(hù)定值：（1)差動啟動電流2 A；(2)電流I段定值35 A，0 s；(3)電流II段定值5 A，0.3 s。

根據(jù)系統(tǒng)簡圖得到土焦線路短路電流計(jì)算電抗圖如圖2。

取基準(zhǔn)容量Sj為100 MVA，則10.5 kV 的基準(zhǔn)電流Ij為5.5 kA。

系統(tǒng)電抗X1：由于沒有上級變電站和線路的參數(shù),可以根據(jù)土焦1 斷路器的額定開斷電流31.5 kA進(jìn)行系統(tǒng)短路容量估算?！?】

土焦1斷路器的額定遮斷容量為：

額定遮斷容量Se約等于最大系統(tǒng)短路容量Sxt。

系統(tǒng)電抗X1：

對土焦線路首、末端發(fā)生短路故障進(jìn)行短路電流計(jì)算：

土焦線末端d1短路時的回路總電抗X∑1：

六是大力推進(jìn)節(jié)水型社會建設(shè)。建立以需水管理為核心、以水權(quán)水市場為基礎(chǔ)的制度體系，形成有利于節(jié)水的體制機(jī)制，建立自律式發(fā)展模式，大力推行節(jié)約用水。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，把節(jié)水灌溉作為一項(xiàng)根本措施，加快大中型灌區(qū)和井灌區(qū)節(jié)水改造，因地制宜大力推廣渠道防滲、管道輸水、噴灌、滴灌、微灌等高效節(jié)水技術(shù)，發(fā)展旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)。在工業(yè)領(lǐng)域，優(yōu)化調(diào)整區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，重點(diǎn)抓好高耗水行業(yè)節(jié)水，嚴(yán)格實(shí)施建設(shè)項(xiàng)目節(jié)水“三同時”制度。在城市生活領(lǐng)域，加強(qiáng)供水和公共用水管理，加快城市供水管網(wǎng)改造，全面推廣節(jié)水器具，大力增強(qiáng)公眾節(jié)水意識。

X∑1=X1+X2+X3=0.175+0.385+0.19=0.75

土焦線末端d1短路時由系統(tǒng)提供的短路電流Id1：

土焦線末端d1短路時由發(fā)電機(jī)提供的短路電流Id1＇：

土焦線首端d2短路時的回路總電抗X∑：

X∑=X1+X2=0.175+0.385=0.56

土焦線首端d2短路時由系統(tǒng)提供的短路電流Id2：

土焦線首端d2短路時由發(fā)電機(jī)提供的短路電流Id2＇：

3 故障行為分析和改進(jìn)

3.1 故障分析

2019年7月14日下午保護(hù)動作分析：

由于當(dāng)時土樓變電站的兩臺主變并列運(yùn)行，且約在同一時刻1#變下的土奧線路發(fā)生了短路故障。我們分析認(rèn)為在土奧線發(fā)生故障時，除了土樓變電站的2 臺變壓器給故障點(diǎn)提供短路電流外，新達(dá)焦化的6 MW 發(fā)電機(jī)也通過土焦線路和土樓變電站10 kV 母聯(lián)開關(guān)向土奧線路故障點(diǎn)提供了短路電流。

由于發(fā)電機(jī)容量小，提供的短路電流沒有達(dá)到土焦1 斷路器的速斷值（一次電流4200 A），所以土焦1的速斷保護(hù)并沒有動作。也正由于故障沒有發(fā)生在土焦線路上，所以土焦1 斷路器的光纖差動電流保護(hù)也沒有動作。

3.2 改進(jìn)方向和策略

為了避免相鄰的其他線路發(fā)生故障時,土焦3斷路器誤跳閘。建議用戶把土焦3斷路器的電流保護(hù)改造成帶方向的電流保護(hù),方向指向用戶側(cè)。

用戶提到的近一年里土焦線路土焦1、土焦2斷路器（土焦1 保護(hù)動作聯(lián)跳土焦2）出現(xiàn)多次跳閘現(xiàn)象，其中有2 次是線路光差電流保護(hù)動作，1 次電流速斷保護(hù)動作，都沒有找到故障原因。

土焦線路在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下（2 臺變壓器并列運(yùn)行）的短路電流計(jì)算電抗圖如圖3。

圖3 線路最大運(yùn)行方式短路電流計(jì)算電抗圖

變壓器電抗X2：

最大運(yùn)行方式下土焦線首端d2短路時由系統(tǒng)提供的短路電流Id2：

最大運(yùn)行方式下土焦線末端d1短路時由系統(tǒng)提供的短路電流Id1：

根據(jù)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的首末端電流值我們可以做出土焦線的保護(hù)范圍圖,如圖4。

圖4 線路保護(hù)范圍圖

從計(jì)算結(jié)果和保護(hù)范圍圖不難看出，由于線路太短，最大運(yùn)行方式下的末端短路電流和最小運(yùn)行方式下的首端短路電流接近，使得電流速斷保護(hù)沒有保護(hù)范圍。而規(guī)程規(guī)定：在最小運(yùn)行方式下，瞬時電流速斷保護(hù)范圍不小于線路全長的15%,這也正是線路裝設(shè)光纖縱差電流保護(hù)的原因。

當(dāng)前瞬時速斷保護(hù)定值為35 A，0 s,折算到一次電流值是4200 A,已經(jīng)超出土焦線路的保護(hù)范圍了。建議取消瞬時速斷電流保護(hù),增加方向限時速斷電流保護(hù),方向指向土焦線路側(cè)。增加方向電流III 段保護(hù)（按躲過線路的最大負(fù)荷電流整定）,方向指向線路側(cè)。

據(jù)用戶反映，光纖縱差電流保護(hù)跳閘的二次動作電流約8 A,折算到一次電流約960 A。如果土焦線路本身發(fā)生故障,即便在最小運(yùn)行方式下兩相短路電流也在6000 A（不考慮發(fā)電機(jī)提供的3000 A 電流）以上,折算到二次大約在50 A以上。為了可靠躲過由于電流互感器型號、誤差、特性不一致和其他原因造成光纖縱差保護(hù)誤動作，建議提高差動保護(hù)動作電流值（大于10 A）。

4 結(jié)束語

通過分析與計(jì)算,提出了改進(jìn)方向和策略,并及時組織了實(shí)施和改進(jìn),為線路的安全運(yùn)行和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保證。