消弧線圈未停用造成10 kV母線失電事故分析

董濟(jì)康

（國網(wǎng)山東郯城縣供電公司，山東 郯城 276100）

1 運行方式

110 kV 九莊變電站為雙電源進(jìn)線，線變組接線方式，分別由220 kV 張場站通過110 kV 張莊一線、張莊二線供電。#1、#2主變分列運行，主變?nèi)萘烤鶠?50 MVA，#1 主變帶 10 kV Ⅰ段母線負(fù)荷，#2 主變帶10 kV Ⅱ段母線負(fù)荷。其中，10 kV Ⅰ段母線帶10 kV九莊一線、九莊二線等6條出線及10 kV#1接地變、#1電容器運行，10 kV Ⅱ段母線帶10 kV九莊七線、九莊八回線等6 條出線及#2 接地變、#2 電容器運行。110 kV九莊變電站一次接線圖如圖1 所示。

圖1 110 kV九莊變電站一次接線圖

2 事故概況

2.1 事故經(jīng)過

某日08:10:01.482，九莊變電站10 kV#1接地變S01 開關(guān)零序過流Ⅰ段出口，08:10:01.782，10 kV#1接地變S01開關(guān)零序過流Ⅱ段出口；

08:10:00.758，#1主變低壓側(cè)5開關(guān)分閘，九莊變電站10 kV Ⅰ段母線失電；08:10:01.809，10 kV#1接地變S01開關(guān)分閘；

08:10:01.830，10 kV九莊四線4開關(guān)保護(hù)啟動。

2.2 現(xiàn)場檢查情況

8:30，配電工區(qū)巡線發(fā)現(xiàn)，10 kV九莊四線城郊環(huán)網(wǎng)柜4 開關(guān)出線電纜A 相擊穿，現(xiàn)故障已隔離。運行人員現(xiàn)場檢查變電設(shè)備無異常，8:50，經(jīng)保護(hù)人員確定故障原因系10 kV 九莊四線故障且因為變電站方式保護(hù)未配置完善，消弧線圈未停用導(dǎo)致越級跳閘，造成10 kV 母線失電。8:55，匯報領(lǐng)導(dǎo)同意，退出九莊變電站10 kV#1、#2所用變消弧線圈，對10 kV Ⅰ段母線送電正常。

3 故障原因分析

3.1 保護(hù)定值

10 kV#1接地變零序過流Ⅰ段定值：2.3 A（150/5），時間2.2 s（跳10 kV 分段10 開關(guān)，閉鎖10 kV備自投），10 kV#1 接地變零序過流Ⅱ段定值：2.3 A（150/5），時間2.5 s（跳#1接地變S01開關(guān)，跳#1主變低壓側(cè)5 開關(guān)），10 kV 九莊四線4 開關(guān)零序過流Ⅰ段定值：2 A（150/5），時間1 s，裝置內(nèi)保護(hù)定值及跳閘矩陣均按照定值單要求整定，外部出口壓板均按照定值單要求投入。

3.2 動作原因分析

九莊站10 kV 出線均為電纜，因電纜出現(xiàn)故障多為永久性故障，所以保護(hù)配置靈敏性較高的零序保護(hù)，在出現(xiàn)接地故障時，10 kV 配電線路開關(guān)零序保護(hù)動作，切除故障，保證其他設(shè)備的安全運行。九莊站10 kV 系統(tǒng)為中性點經(jīng)消弧線圈接地改為經(jīng)小電阻接地試點工程，由于小電阻尚未投入仍為經(jīng)消弧線圈接地。在中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)中，接地變保護(hù)零序保護(hù)作為線路零序保護(hù)后備保護(hù)，Ⅰ段跳分段，Ⅱ段跳主變低壓側(cè)。

事故發(fā)生后，故障錄波顯示，故障0 時刻，系統(tǒng)電壓Ua=2 V、Ub=99 V、Uc=99 V。為典型中性點不接地系統(tǒng)A 相接地故障特征。同時，1 號接地變S01保護(hù)零序電壓超前零序電流90°，為消弧線圈補償?shù)母行噪娏鳎?4 ms后零序保護(hù)后備啟動，482 ms是保護(hù)零序Ⅰ段段動作跳分段開關(guān)，動作電流I0=4.28 A，同保護(hù)內(nèi)定值（2.3 A，2.2 s）相符，由于分段開關(guān)在分位，分段開關(guān)并未變位。758 ms是保護(hù)零序Ⅱ段動作跳分段開關(guān)，動作電流I0=4.36 A，折算到一次值為4.36 A×30=130.8 A。同保護(hù)內(nèi)定值（2.3 A，2.2 s）相符，零序Ⅱ段保護(hù)動作跳1號主變低壓側(cè)5開關(guān)，10 kV Ⅰ母失壓。830 ms時，10 kV九莊四線保護(hù)啟動，在啟動前，九莊四線存在較大零序電流，零序I0=2.24 A，表明接地線路為10 kV九莊四線。由于758 ms 時，零序Ⅱ段保護(hù)動作跳1號主變低壓側(cè)5 開關(guān)，10 kV Ⅰ母失壓，故障點已切除，此時10 kV九莊四線零序電流逐步減小到0，零序保護(hù)動作時間1 s后不會再跳閘。

由故障分析可知，中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障時，流過故障線路的零序電流為除去本線路電容電流外的系統(tǒng)電容電流與消弧線圈補償電流向量之和。而因為容性電流和感性電流的方向相反，會使它們向量之和減小。如圖2 所示，當(dāng)K點發(fā)生故障時，流經(jīng)故障點K的電流為消弧線圈補償?shù)腎l與系統(tǒng)的電容電流Ic向量之和。經(jīng)故障錄波顯示，在后備保護(hù)啟動前，由故障線路零序電壓、電流之間的相位關(guān)系知，流經(jīng)故障線路（九莊四線）的零序電流為電容電流，故系統(tǒng)的電容電流大于消弧線圈補償電流。且流經(jīng)10 kV 九莊四線的零序電流（電容電流）未到達(dá)保護(hù)定值，從而使10 kV 九莊四線的零序保護(hù)未正常啟動，故障未切除，造成后備保護(hù)零序Ⅰ段、Ⅱ段越級跳閘切除故障，擴(kuò)大了停電范圍。

圖2 中性點經(jīng)消弧線圈接地故障電流圖

4 采取措施

本次事故造成九莊站10 kV Ⅰ段母線失電，共影響兩個城鎮(zhèn)用電，損失電量3000 kWh。針對本次事故，九莊站的所用變消弧線圈全部退出運行，保證10 kV 出現(xiàn)故障時，零序保護(hù)可以正常啟動，保證正確切除電網(wǎng)的故障。