童克誠 潘晨亮

摘 要：在10千伏小電阻接地的系統(tǒng)中，線路經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，引起線路開關(guān)跳閘。但是，偶爾也會(huì)發(fā)生主變開關(guān)越級跳閘的情況，造成事故范圍擴(kuò)大，停電影響增加，并且給分析故障帶來了一定的困難，給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和正常供電都帶來了較大的危害。該文通過對工作中分別出現(xiàn)的兩次線路接地故障后引起主變越級跳閘的故障分析，還原了事故發(fā)生的過程，檢驗(yàn)了保護(hù)配置情況，驗(yàn)證了保護(hù)動(dòng)作的行為，分析了事故發(fā)生的原因，為今后完善微機(jī)保護(hù)裝置系統(tǒng)，避免類似故障提供了參考，對實(shí)際運(yùn)行工作具有較大的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：單相接地故障 越級跳閘 保護(hù)整定 保護(hù)過程 故障分析

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（c）-0071-02

10kV線路在日常的運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生樹枝碰線、避雷器擊穿、雷擊斷線等造成的單相接地故障，在主變中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的變電站中，通常對線路開關(guān)配置零流保護(hù)作為線路接地的主保護(hù)，對主變配置10千伏零流保護(hù)作為線路接地的后備保護(hù)。當(dāng)線路發(fā)生接地，而線路開關(guān)未動(dòng)作跳閘，主變開關(guān)卻越級跳閘時(shí)，可能的原因是出線開關(guān)拒動(dòng)或保護(hù)配合不當(dāng)引起。但是此次35千伏X站和Y站發(fā)生的接地越級跳閘故障卻是另外二種情況。

1 X站故障分析

1.1 故障經(jīng)過

35千伏X站接線方式如圖1所示，2號(hào)主變所帶的X14、X17出線（分屬10千伏二段、三段母線，二、三段母線連排運(yùn)行）。SCADA顯示2號(hào)主變10千伏零流保護(hù)動(dòng)作跳開2號(hào)主變10千伏二段開關(guān)，10千伏一/二段分段自切動(dòng)作合閘，合于故障后零流后加速動(dòng)作跳開分段開關(guān)，10千伏二段、三段母線失電。

1.2 保護(hù)整定情況

1.2.1X17保護(hù)整定情況

X17出線設(shè)有反時(shí)限過流、定時(shí)限過流、定時(shí)限零流一段及二段保護(hù)，不帶重合閘。零流一段整定為5.6A、3.5秒跳閘，零流二段整定為4.0A、20秒跳閘。該路出線使用ABB REF541B型繼電器，僅在保護(hù)動(dòng)作出口時(shí)記錄錄波波形。

1.2.2X14保護(hù)整定情況

X14出線設(shè)有反時(shí)限過流、定時(shí)限過流、反時(shí)限零流保護(hù)，不帶重合閘。反時(shí)限零流整定為啟動(dòng)電流2A，取IEC一般反時(shí)限曲線，倍率K取0.4（對應(yīng)為2倍啟動(dòng)電流4.01秒、3倍2.52秒、5倍1.71秒）。該路出線使用ABB REF541B型繼電器，僅在保護(hù)動(dòng)作出口時(shí)記錄錄波波形。

1.2.3 號(hào)主變保護(hù)整定情況

X站2號(hào)主變的電氣保護(hù)設(shè)有差動(dòng)、35kV低壓過流、35kV過負(fù)荷、35kV零流、10kV中性點(diǎn)定時(shí)限零流一段及二段保護(hù)。10kV零流一段整定為3A、4秒跳主變10kV開關(guān)，10kV零流二段整定為3.25A、4.5秒跳主變各側(cè)開關(guān)。2號(hào)主變10千伏后備保護(hù)使用ABB REJ525B型繼電器，不帶故障錄波功能。

1.3 繼保動(dòng)作情況

根據(jù)2號(hào)主變及X17、X14的保護(hù)配置情況與繼電器記錄情況，其故障過程及繼電器動(dòng)作情況如圖2所示，故障發(fā)生于15：36時(shí)，圖2時(shí)間單位為秒。

15：36：38694，X17發(fā)生A相單相接地故障，其零流保護(hù)和2號(hào)主變10千伏零流保護(hù)同時(shí)啟動(dòng)；

15：36：41010，X14發(fā)生A相單相接地故障，其零流保護(hù)啟動(dòng)，此時(shí)2號(hào)主變10千伏零流保護(hù)持續(xù)啟動(dòng)；

15：36：41013，X17的A相接地故障消失，其繼電器返回（故障持續(xù)2.319秒，未到動(dòng)作整定時(shí)間3.5秒），2號(hào)主變10千伏零流保護(hù)由于X14仍發(fā)生A相接地故障而持續(xù)啟動(dòng)；

15：36：41123，X17的A相再次發(fā)生接地故障，其零流保護(hù)再次啟動(dòng)；

15：36：41133，X14的A相接地故障消失，其繼電器返回，然而2號(hào)主變10千伏零流保護(hù)由于X17仍發(fā)生A相接地故障而持續(xù)啟動(dòng)；

15：36：42695，2號(hào)主變10千伏零流保護(hù)動(dòng)作，2號(hào)主變10千伏開關(guān)跳閘（主變10千伏零流保護(hù)持續(xù)4.001秒，動(dòng)作整定時(shí)間為4秒）。

2號(hào)主變10千伏開關(guān)跳閘后，10千伏二、三段母線失電，2.5秒后10千伏一/二段分段自切動(dòng)作合分段開關(guān)，X17故障未消失故自切零流后加速啟動(dòng)，0.2秒后零流后加速保護(hù)動(dòng)作跳開10千伏一/二段分段開關(guān)，10千伏二、三段母線再次失電。

1.4 故障原因分析

從以上過程可看出，2號(hào)主變所帶的X17、X14發(fā)生復(fù)合型A相單相接地故障，該復(fù)合故障導(dǎo)致X17、X14保護(hù)啟動(dòng)過程中短時(shí)返回而未出口，但由于2號(hào)主變10千伏零流保護(hù)持續(xù)啟動(dòng)達(dá)到整定時(shí)間，最終動(dòng)作跳開了2號(hào)主變10千伏開關(guān)。X17的A相接地故障在自切動(dòng)作后仍存在，導(dǎo)致自切后加速動(dòng)作，10千伏二、三段母線失電。整個(gè)故障過程中繼保裝置動(dòng)作正確，符合邏輯設(shè)置要求。

2 Y站故障分析

2.1 故障經(jīng)過

35千伏Y站接線方式如圖3所示，2號(hào)主變所帶的10千伏Y17出線發(fā)生了短時(shí)非金屬性接地故障，2號(hào)主變10千伏零流一段先于Y17零流保護(hù)動(dòng)作出口，Y站10千伏二段、三段母線短時(shí)失電（自切成功）。

2.2 保護(hù)整定情況

2.2.1 Y17保護(hù)整定情況

Y17出線設(shè)有反時(shí)限過流、定時(shí)限過流、定時(shí)限零流一段及二段保護(hù)，帶重合閘。零流一段整定為5.6A、3.5秒跳閘，零流二段整定為4.0A、20秒跳閘。該路出線使用ABB REF541B型微機(jī)保護(hù)裝置，僅在保護(hù)動(dòng)作出口時(shí)記錄錄波波形，保護(hù)流變變比400：5（80倍）。

2.2.2 2號(hào)主變保護(hù)整定情況

Y站2號(hào)主變的電氣量保護(hù)設(shè)有差動(dòng)、35kV低壓過流、35kV過負(fù)荷、35kV零流、10kV中性點(diǎn)定時(shí)限零流一段及二段保護(hù)。10kV零流一段整定為3.0A、4秒跳主變10kV開關(guān)，10kV零流二段整定為3.25A、4.5秒跳主變各側(cè)開關(guān)。2號(hào)主變10千伏后備保護(hù)使用ABB REJ525B型微機(jī)保護(hù)裝置，不帶故障錄波功能，保護(hù)流變變比800：5（160倍）。

2.3 繼保動(dòng)作情況

根據(jù)2號(hào)主變及Y17的保護(hù)配置情況與繼電器記錄情況分析，Y17發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流約670A，超過了Y17零流一段、二段定值（分別為448A、320A）和2號(hào)主變10千伏零流一段、二段定值（分別為480A、520A），以上保護(hù)均正常啟動(dòng)。

故障持續(xù)約2秒后，故障電流減小至約320A～448A，Y17零流一段返回、零流二段持續(xù)啟動(dòng)，2號(hào)主變10千伏零流一段、二段持續(xù)啟動(dòng)未返回。故障電流減小10毫秒后，增大至約596A，Y17零流一段重新啟動(dòng)（重新開始計(jì)時(shí)）。

故障持續(xù)4秒后，2號(hào)主變10千伏零流一段計(jì)時(shí)達(dá)到整定值要求（Y17零流一段因中途返回，此時(shí)未到定值），根據(jù)保護(hù)動(dòng)作出口邏輯跳開了2號(hào)主變10千伏開關(guān)，10千伏二段、三段母線失電。

隨后，10千伏一/二段分?jǐn)嘧郧斜Ｗo(hù)啟動(dòng)，合上了10千伏一/二段分段開關(guān)。此時(shí)，Y17的接地故障已消失，故10千伏一/二段分?jǐn)嘧郧辛懔骱蠹铀俦Ｗo(hù)未啟動(dòng)，10千伏二段、三段母線恢復(fù)供電。

2.4 故障原因分析

查閱ABB公司REF541及REJ525繼電器的使用說明書可知：Y17使用的REF541的“動(dòng)作時(shí)間計(jì)數(shù)器返回時(shí)間”按照ABB公司常規(guī)設(shè)置均設(shè)為了0毫秒，而2號(hào)主變使用的REJ525的該項(xiàng)參數(shù)默認(rèn)為30毫秒。因此，在故障電流瞬時(shí)減小的10毫秒中，REF541的動(dòng)作時(shí)間計(jì)數(shù)器按照邏輯設(shè)置進(jìn)行了返回，而REJ525的動(dòng)作時(shí)間計(jì)數(shù)器按照邏輯設(shè)置未返回，仍然繼續(xù)計(jì)時(shí)。

綜上所述，Y17短時(shí)接地故障過程中，2號(hào)主變10千伏零流一段先于Y17零流保護(hù)動(dòng)作出口，是由于所使用的ABB REJ525與REF541繼電器的動(dòng)作時(shí)間計(jì)數(shù)器返回時(shí)間不同引起的。這導(dǎo)致在故障電流短時(shí)減小的10毫秒中，Y17零流一段返回并重新計(jì)時(shí)，2號(hào)主變10千伏零流一段未返回并持續(xù)計(jì)時(shí)最終先至定值而出口跳閘。

4 結(jié)語

在10千伏小電阻接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障，出線開關(guān)跳閘的概率比較高，對復(fù)合型單相接地故障引起的越級跳閘情況，在實(shí)際工作中都是非常罕見的，具有工程現(xiàn)場借鑒意義。所以以上兩起復(fù)雜接地故障為我們處理主變10千伏接地越級跳閘提供了新思路。

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