一起電壓-時(shí)間型分段器誤關(guān)合閉鎖的原因分析

馬 娟，黃建中，施 遙

（1.玉溪供電局 云南 玉溪 653100；2.玉溪峨山供電局 云南 玉溪 653100)

電壓-時(shí)間型分段器其動(dòng)作邏輯是“有電合，無(wú)電分，短時(shí)供電會(huì)閉鎖”，與變電站出口開(kāi)關(guān)電流保護(hù)及重合閘功能相配合，能有效隔離故障線(xiàn)段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，某地區(qū)配網(wǎng)線(xiàn)路在應(yīng)用電壓-時(shí)間型分段器有效減少了配網(wǎng)線(xiàn)路故障而引起的停電范圍，極大提高了供電可靠性及客戶(hù)滿(mǎn)意度。但電壓-時(shí)間型分段器在特殊情況下，會(huì)出現(xiàn)其控制范圍內(nèi)非故障閉鎖合閘事件?，F(xiàn)對(duì)一起電壓-時(shí)間型分段器在應(yīng)用過(guò)程中未正確得電合閘事件進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。

1 電壓-時(shí)間型分段器

電壓-時(shí)間型分段器具備有電延時(shí)合閘、無(wú)電自動(dòng)分閘，以及根據(jù)得電與失電時(shí)間情況閉鎖合閘的功能，與變電站出口開(kāi)關(guān)電流保護(hù)及重合閘配合，能有效隔離故障段線(xiàn)路。電壓-時(shí)間型分段器3個(gè)參數(shù)：失電延時(shí)分閘時(shí)間、得電延時(shí)合閘時(shí)間、關(guān)合確認(rèn)時(shí)間。按《南方電網(wǎng)10 kV（20 kV）中壓配電網(wǎng)繼電保護(hù)整定原則（試行）》，各參數(shù)的整定原則為：

1.1 失電延時(shí)分閘時(shí)間

原則1：≥T′Z1+ Δt；

原則2：≥T′Z2+T′CH+ Δt；

原則3：≥T′b+ Δt。

1.2 得電延時(shí)合閘時(shí)間

原則1：≥T′L+ Δt；

原則2：≥T′C+T′CD+ Δt且 ≥T′+ Δt。

1.3 關(guān)合確認(rèn)時(shí)間≥ T'L + Δt且

參數(shù)說(shuō)明：T′Z1為相鄰線(xiàn)路過(guò)流保護(hù)末端動(dòng)作時(shí)間；T′Z2為上級(jí)電壓電源線(xiàn)路保護(hù)末段動(dòng)作時(shí)間；T′CH為上級(jí)電壓電源線(xiàn)路重合閘動(dòng)作時(shí)間；T′b為上級(jí)電源備自投動(dòng)作時(shí)間；T′L為線(xiàn)路末端動(dòng)作時(shí)間；T′C為線(xiàn)路斷路器儲(chǔ)能時(shí)間；T′CD為重合閘充電時(shí)間；T′為斷路器2次分合間隔時(shí)間；T′L為線(xiàn)路保護(hù)末端動(dòng)作時(shí)間；T′X為下級(jí)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)得電合閘延時(shí)時(shí)間；Δt為時(shí)間裕度。

失電延時(shí)分閘時(shí)間原則1 考慮了相鄰線(xiàn)路近端三相短路時(shí)電壓降為0 時(shí)避免分段器誤判失壓而分閘，原則2、3考慮上級(jí)站重合閘、備自投動(dòng)作期其分?jǐn)嗥髡`分閘。

得電延時(shí)合閘時(shí)間原則1 防止相鄰上級(jí)開(kāi)關(guān)合于故障后其斷路器誤合閘，原則2 考慮變電站出口開(kāi)關(guān)第2次重合閘有效動(dòng)作。

因該地區(qū)電網(wǎng)，其變電站出口基本只配置一次重合閘，故第1 級(jí)分段器的動(dòng)作時(shí)限，應(yīng)確保變電站出口斷路器重合閘動(dòng)作后，滿(mǎn)足第2 次重合動(dòng)作條件，如裝置重合閘充電、斷路器彈簧儲(chǔ)好能。且變電站出口第2 次重合閘動(dòng)作前，應(yīng)確保線(xiàn)路分段器處于分閘位置。

所以，本地區(qū)電壓型分段器整定情況為：失壓分閘時(shí)限：按原則1 整定，取0.6 s；得電延時(shí)合閘時(shí)間：按原則2整定，線(xiàn)路第1級(jí)分段器取21 s，第2級(jí)及以后均取7 s；關(guān)合確認(rèn)時(shí)間：取5 s。另，本地區(qū)電網(wǎng)10 kV 出口其重合閘均取1.2 s。該地區(qū)電壓-時(shí)間型分段器定值整定情況如表1所示。

2 故障經(jīng)過(guò)

2.1 故障情況簡(jiǎn)述

2017年3月21日，35 kV線(xiàn)路因發(fā)生瞬時(shí)故障，短時(shí)內(nèi)2 次保護(hù)動(dòng)作跳閘，均重合閘成功。調(diào)度接到配網(wǎng)線(xiàn)路開(kāi)關(guān)2 后段用戶(hù)反饋無(wú)電，通知配網(wǎng)運(yùn)行人員巡查，發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)2 處于分閘位置，且有閉鎖信號(hào)。經(jīng)對(duì)后段線(xiàn)路巡視，無(wú)線(xiàn)路故障，后申請(qǐng)調(diào)度合上開(kāi)關(guān)2，恢復(fù)供電正常。35 kV線(xiàn)路巡視發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路下有樹(shù)梢放電痕跡，可初步判定為配網(wǎng)開(kāi)關(guān)2因上級(jí)線(xiàn)路故障所造成誤閉鎖合閘。

2.2 運(yùn)行方式介紹

35 kV 變電站為單母線(xiàn)不分段，其僅有一回電源線(xiàn)路；10 kV為單母線(xiàn)分段；配置2臺(tái)主變，運(yùn)行方式為分列運(yùn)行；10 kV I、II段母線(xiàn)均有饋線(xiàn)，其饋線(xiàn)線(xiàn)路均配置的分段器開(kāi)關(guān)（圖1 中僅畫(huà)一條）。其接線(xiàn)方式如圖1所示。

2.3 相關(guān)保護(hù)配置情況

圖1中，35 kV 線(xiàn)路384斷路器配置三段電流保護(hù)，帶三相一次重合閘，其重合閘時(shí)限為1.2 s；配網(wǎng)開(kāi)關(guān)0為變電站出口開(kāi)關(guān)，配置兩段式過(guò)流保護(hù)，速斷時(shí)限為0 s，過(guò)流時(shí)限0.4 s，帶三相一次重合閘，其重合閘時(shí)限為1.2 s；開(kāi)關(guān)1、2 均為電壓-時(shí)間型分段器，其定值按上述電壓分段器中表1 所述整定值設(shè)置。

2.4 開(kāi)關(guān)動(dòng)作情況

2017年3月21日，35 kV線(xiàn)路因發(fā)生瞬時(shí)故障，35 kV線(xiàn)路384斷路器2次保護(hù)動(dòng)作跳閘，均重合成功，造成35 kV變電站2次失壓。

現(xiàn)按35 kV線(xiàn)路384斷路器第一次跳閘時(shí)間為參照時(shí)間，各配網(wǎng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)程為：

圖1 接線(xiàn)及故障示意圖

0 s，35 kV線(xiàn)路跳閘；

0.6 s，10 kV線(xiàn)路分段器1、2失壓分閘；

1.2 s，35 kV線(xiàn)路重合閘動(dòng)作重合成功；

22.2 s，線(xiàn)路分段器1得電合閘；

29.2 s，線(xiàn)路分段器2得電合閘；

30.918 s，35 kV線(xiàn)路第2次跳閘；

31.518 s，10 kV 線(xiàn)路分段器 1、2 再次失壓分閘；

32.118 s，35 kV線(xiàn)路重合閘動(dòng)作再次重合成功；

53.118 s，線(xiàn)路分段器1得電合閘。

3 原因分析

通過(guò)上述開(kāi)關(guān)動(dòng)作情況，其線(xiàn)路分段器2 得電保持時(shí)間為：31.518 s-29.2 s<關(guān)合確認(rèn)時(shí)間（5 s)，故線(xiàn)路分段器2 閉鎖合閘，開(kāi)關(guān)保持分閘狀態(tài)。所以，該故障可定性為上級(jí)電網(wǎng)故障造成電壓-時(shí)間型分閘器誤閉鎖合閘的事件。

另，35 kV 線(xiàn)路384斷路器2 次動(dòng)作時(shí)間分別為0 s、30.918 s，均重合閘成功，反映出35 kV 線(xiàn)路2次瞬時(shí)故障在短時(shí)內(nèi)發(fā)生，且第1 次與第2 次間隔30.918 s，滿(mǎn)足35 kV 線(xiàn)路384 斷路器重合閘充電時(shí)間，所以第2 次跳閘后重合閘正常啟動(dòng)，因故障消失，故重合成功。

4 暴露問(wèn)題

該地區(qū)電網(wǎng)35 kV某變電站2次失壓，其中1條10 kV線(xiàn)路，其線(xiàn)路分段器2的后段線(xiàn)路實(shí)際未發(fā)生故障，變電站出口開(kāi)關(guān)電流保護(hù)跳閘重合閘成功，但線(xiàn)路分段器2 其得電后未正確合閘，造成了線(xiàn)路停電事件發(fā)生，影響了供電可靠性，需每個(gè)電力工作者，特別是電力技術(shù)人員必須思考針對(duì)性的改進(jìn)方案，不斷提高供電可靠性。

5 整改措施

該事件發(fā)生經(jīng)過(guò)，為線(xiàn)路失壓后分段器失壓分閘，后線(xiàn)路得電分閘器合上，但在關(guān)合確認(rèn)時(shí)間范圍內(nèi)，系統(tǒng)又失壓（不是因本分段器控制范圍內(nèi)故障而引起失壓），故該分段器按功能邏輯正確閉鎖了得電合閘功能。從分段器功能邏輯來(lái)說(shuō)，其閉鎖合閘是正確的，但從故障點(diǎn)來(lái)說(shuō)，屬于誤閉鎖。

現(xiàn)將電壓-時(shí)間型可改為電壓電流型分段器，則分段器2 在得電合閘后設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到故障電流的情況下閉鎖分閘，便不會(huì)發(fā)生開(kāi)關(guān)控制范圍內(nèi)非故障情況下失壓分閘動(dòng)作，也就會(huì)避免了線(xiàn)路無(wú)故障誤閉鎖合閘的情況發(fā)生。

電壓電流型分段器是在電壓-時(shí)間型功能基礎(chǔ)上，結(jié)合故障電流復(fù)合判據(jù)而實(shí)現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)的快速恢復(fù)供電，具體是在電壓-時(shí)間型分段器功能基礎(chǔ)上，增加了“無(wú)故障電流閉鎖分閘”功能，其動(dòng)作功能邏輯為：線(xiàn)路失壓，則分段器分閘，后線(xiàn)路復(fù)電，分段器得電合上，此時(shí)線(xiàn)路發(fā)生非故障段故障的失壓，即無(wú)故障電流通過(guò)該分段器，故該分段器閉鎖分閘，直到閉鎖分閘時(shí)限到，才重新開(kāi)啟失電分閘功能。

電壓電流型分段器定值整定，其變電站出線(xiàn)斷路器、主干線(xiàn)分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的整定原則與電壓-時(shí)間型相同。同時(shí)，須投入分段開(kāi)關(guān)“閉鎖分閘功能”，在開(kāi)關(guān)得電合閘后設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到故障電流的情況下閉鎖分閘，并啟動(dòng)閉鎖分閘復(fù)歸時(shí)間。閉鎖分閘時(shí)間整定與電壓-時(shí)間型分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)“關(guān)合確認(rèn)時(shí)間Y”的整定原則一致，須考慮與自動(dòng)化負(fù)荷開(kāi)關(guān)合于故障后線(xiàn)路斷路器可靠切除故障的時(shí)間配合。其中閉鎖分閘復(fù)歸時(shí)間須大于自動(dòng)化設(shè)備完成一個(gè)完整的動(dòng)作過(guò)程時(shí)間（即：線(xiàn)路斷路器保護(hù)最末段跳閘時(shí)間+沿線(xiàn)下級(jí)自動(dòng)化負(fù)荷開(kāi)關(guān)的關(guān)合延時(shí)時(shí)間之和+沿線(xiàn)下級(jí)自動(dòng)化負(fù)荷開(kāi)關(guān)合閘動(dòng)作時(shí)間之和+開(kāi)關(guān)第二次重合閘時(shí)間+考慮各個(gè)分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)整定時(shí)間誤差、合閘延時(shí)誤差的時(shí)間裕度），分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)檢測(cè)“故障電流”大小可按線(xiàn)路保護(hù)最末段相間電流保護(hù)原則整定，因負(fù)荷電流基本上小于故障電流，故一般可采用最大負(fù)荷電流。

6 結(jié)束語(yǔ)

分段器的運(yùn)用是新技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中要求現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員、繼電保護(hù)整定計(jì)算人員對(duì)該技術(shù)熟練掌握，關(guān)注運(yùn)行發(fā)生的問(wèn)題，積極分析，采用現(xiàn)有技術(shù)條件，完成整改，這樣才能不斷提高人員技術(shù)水平，并使設(shè)備有效發(fā)揮作用。

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