徐建友，鮑曉菲，齊　慧

(國(guó)網(wǎng)淮北供電公司， 安徽　淮北　235000)

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一次10千伏線路故障導(dǎo)致主變保護(hù)動(dòng)作行為分析

徐建友，鮑曉菲，齊慧

(國(guó)網(wǎng)淮北供電公司， 安徽淮北235000)

摘要：文章介紹了故障過(guò)程，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置的定值和保護(hù)裝置的故障錄波報(bào)文，對(duì)故障進(jìn)行了深度剖析，找出了故障的原因，針對(duì)發(fā)生的原因提出了整改的措施，為避免類似情況的發(fā)生提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：主變后備保護(hù)；過(guò)流保護(hù)；相間短路；單相接地

0引言

線路故障導(dǎo)致線路本保護(hù)裝置動(dòng)作應(yīng)該是正確的，但如果進(jìn)一步引起主變后備保護(hù)動(dòng)作就要引起重視。主變后備保護(hù)動(dòng)作將使故障擴(kuò)大進(jìn)而造成大面積停電，對(duì)用戶影響很大，尤其高?？蛻?。因此對(duì)此類繼電保護(hù)動(dòng)作行為進(jìn)行分析，找出其中的主變保護(hù)動(dòng)作原因尤為重要。

1事故過(guò)程介紹

某110kV變電站10kV為單母分段，10kV母線及分段100開關(guān)運(yùn)行、#1主變運(yùn)行，#2主變熱備用，線路131、132間隔分別接入10kVI段、II段母線運(yùn)行。線路131、132為兩條同桿雙回路。2015年5月8日5:55:20，某變電站同桿雙回線路131、132保護(hù)先后過(guò)流1段保護(hù)動(dòng)作，132開關(guān)和131開關(guān)先后跳閘，#1主變低壓側(cè)101B套低壓側(cè)后備保護(hù)過(guò)流1段動(dòng)作，#1主變低壓側(cè)101開關(guān)跳閘，10kV母線失電。

現(xiàn)場(chǎng)檢查線路保護(hù)及#1主變保護(hù)運(yùn)行的主要定值如下所示：

保護(hù)裝置保護(hù)元件定值時(shí)限131線路過(guò)流1段13.88A0.10s過(guò)流2段7.13A0.15s重合閘1s132線路過(guò)流1段13.88A0.10s過(guò)流2段8.37A0.15s重合閘1s101B主變低壓側(cè)后備第4側(cè)過(guò)流1段1時(shí)限6.61A0.30s

現(xiàn)場(chǎng)檢查線路保護(hù)及#1主變保護(hù)動(dòng)作報(bào)告如下所示：

保護(hù)裝置動(dòng)作絕對(duì)時(shí)間動(dòng)作元件動(dòng)作相對(duì)時(shí)間動(dòng)作時(shí)短路電流(二次)131線路05:55:20.482過(guò)流1段208msAB,Ia=36.60,Ib=36.4905:55:20.532過(guò)流2段259msAB,Ia=30.96,Ib=30.8805:55:21.555重合閘1288ms05:55:40.243過(guò)流2段154msCN,Ic=11.08132線路05:55:20.288過(guò)流1段100msAB,Ia=44.28,Ib=28.2705:55:20.342過(guò)流2段154msAB,Ia=43.96,Ib=27.3305:55:21.375重合閘1189ms05:55:40.306過(guò)流2段157msCN,Ic=11.16101B主變低壓側(cè)后備05:55:20.5124側(cè)過(guò)流1段1時(shí)限297msAB,Ia=11.50,Ib=10.74

現(xiàn)場(chǎng)檢查線路保護(hù)及#1主變保護(hù)啟動(dòng)及動(dòng)作時(shí)的錄波文件如下所示：

保護(hù)裝置錄波文件名(波形起始時(shí)刻)記錄內(nèi)容131線路SL1012_RCD_098_20150508_055520_216過(guò)流1、2段首次啟動(dòng)SL1012_RCD_099_20150508_055520_474過(guò)流1、2段動(dòng)作SL1012_RCD_100_20150508_055521_402重合閘SL1012_RCD_101_20150508_055540_031過(guò)流2段啟動(dòng)和動(dòng)作(重合閘19秒后)132線路SL1013_RCD_062_20150508_055520_130過(guò)流1、2段啟動(dòng)和動(dòng)作,開關(guān)跳開SL1013_RCD_063_20150508_055521_221重合閘SL1013_RCD_064_20150508_055540_093過(guò)流2段啟動(dòng)和動(dòng)作(重合閘19秒后)101B主變ST1101B_RCD_061_20150508_055520_1574側(cè)過(guò)流1段1時(shí)限啟動(dòng)ST1101B_RCD_062_20150508_055520_4534側(cè)過(guò)流1段1時(shí)限動(dòng)作

2事故分析

2.1故障總體順序

線路131、132及#1主變的故障和保護(hù)動(dòng)作行為按照時(shí)間順序如下表所示：

No絕對(duì)時(shí)間發(fā)生事件各保護(hù)行為125:55:20.194132線路發(fā)生AB相間短路,Ia=Ib=44A132線路保護(hù)過(guò)流1、2段啟動(dòng)101B主變低壓側(cè)后備過(guò)流1、2段啟動(dòng)35:55:20.248132線路的B相發(fā)生接地45:55:20.274132線路的B相接地蔓延到131線路,引起131線路B相接地,131的Ib=15A,132的Ia保持42A,Ib下降到28A(被131的Ib分流)131線路保護(hù)過(guò)流1、2段啟動(dòng)55:55:20.274～5:55:20.374131線路的B相接地并不穩(wěn)定持續(xù),為間歇性故障,期間有Ib和I0的短路電流短暫消失131線路保護(hù)過(guò)流1、2段啟動(dòng)發(fā)生返回65:55:20.288132線路過(guò)流1段動(dòng)作(100ms,AB,Ia=44.28,Ib=28.27),跳閘出口,132開關(guān)在約56ms后斷開并切除本線路故障電流132線路過(guò)流1段動(dòng)作75:55:20.342132線路過(guò)流2段動(dòng)作(154ms,AB,Ia=43.96,Ib=27.33),這是由于過(guò)流1段跳閘后,開關(guān)56ms后才斷開,而過(guò)流2段時(shí)限比過(guò)流1段時(shí)限大50ms,所以過(guò)流2段也會(huì)動(dòng)作132線路過(guò)流2段動(dòng)作85:55:20.350132線路故障被切除,故障電流消失95:55:20.374132線路故障被切除后,131線路間歇性B相接地故障轉(zhuǎn)換為AB相間短路105:55:20.482131線路過(guò)流1段動(dòng)作(208ms,AB,Ia=36.60,Ib=36.49),208ms是從本線路首次啟動(dòng)時(shí)間(05:55:20.274)算起的,保護(hù)跳閘出口,此時(shí)131線路上的故障電流還未消失,需約57ms后開關(guān)才斷開,使故障電流消失131線路過(guò)流1段動(dòng)作115:55:20.512101B主變低壓側(cè)后備過(guò)流1段啟動(dòng)超過(guò)其時(shí)限定值300ms,保護(hù)動(dòng)作,跳101主變低壓側(cè)開關(guān)101B主變低壓側(cè)后備過(guò)流1段動(dòng)作125:55:20.532131線路過(guò)流2段動(dòng)作(259ms,AB,Ia=30.96,Ib=30.88),這是由于過(guò)流1段跳閘后,開關(guān)57ms后才斷開,而過(guò)流2段時(shí)限比過(guò)流1段時(shí)限大50ms,所以過(guò)流2段會(huì)動(dòng)作131線路過(guò)流2段動(dòng)作135:55:20.539131線路開關(guān)斷開,故障電流消失145:55:20.533101B主變低壓側(cè)開關(guān)斷開,故障電流消失

2.2故障分析

故障No1：5:55:20.194發(fā)生事件132線路發(fā)生AB相間短路，Ia=Ib=44A，132線路保護(hù)過(guò)流1、2段啟動(dòng)。故障No3：5:55:20.248，132線路的B相發(fā)生接地，故障錄波如圖1所示。

圖1

在錄波圖1中左豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為132線路過(guò)流啟動(dòng)時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.130加63.8ms，為5:55:20.194，右豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為132線路B相發(fā)生接地時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.130加118ms，為5:55:20.248。(備注：I1.qd，I2.qd，分別表示過(guò)流1、2段啟動(dòng)標(biāo)志。)

故障No4：5:55:20.274時(shí)刻132線路的B相接地蔓延到131線路，引起131線路B相接地，131的Ib=15A，132的Ia保持42A，Ib下降到28A(被131的Ib分流)，131線路保護(hù)過(guò)流1、2段啟動(dòng)。故障No5：5:55:20.274～5:55:20.374時(shí)段131線路的B相接地并不穩(wěn)定持續(xù)，為間歇性故障，期間有Ib和I0的短路電流短暫消失，131線路保護(hù)過(guò)流1、2段啟動(dòng)發(fā)生返回，故障錄波如圖2所示。

圖2

在錄波圖中左豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為131線路過(guò)流啟動(dòng)時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.216加58ms，為5:55:20.274，此時(shí)Ib=18.8A；左豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻和右豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻之間為131線路B相間歇性發(fā)生接地時(shí)段，期間Ib和I0都有消失時(shí)刻，過(guò)流1、2段啟動(dòng)發(fā)生返回，此時(shí)段為本波形開始時(shí)間5:55:20.216加58ms到165ms，為5:55:20.274～5:55:20.381。(備注：I1.qd，I2.qd，分別表示過(guò)流1、2段啟動(dòng)標(biāo)志。)

圖3

故障No6：5:55:20.288時(shí)刻132線路過(guò)流1段動(dòng)作(100ms，AB，Ia=44.28，Ib=28.27)，跳閘出口，132開關(guān)在約56ms后斷開并切除本線路故障電流，132線路過(guò)流1段動(dòng)作。故障No7：5:55:20.342，132線路過(guò)流2段動(dòng)作(154ms，AB，Ia=43.96，Ib=27.33)，這是由于過(guò)流1段跳閘后，開關(guān)56ms后才斷開，而過(guò)流2段時(shí)限比過(guò)流1段時(shí)限大50ms，所以過(guò)流2段也會(huì)動(dòng)作，132線路過(guò)流2段動(dòng)作。故障波形No8：5:55:20.344時(shí)刻132線路故障被切除，故障電流消失，故障錄波如圖3所示。

在錄波圖中左豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為132線路保護(hù)跳閘時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.130加159ms，為5:55:20.289，右豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為132線路開關(guān)跳開時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.130加214ms，為5:55:20.344。(備注：BT為保護(hù)跳閘，HW為開關(guān)合位。)

故障No9：5:55:20.388時(shí)刻132線路故障被切除后，131線路間歇性B相接地故障轉(zhuǎn)換為AB相間短路，故障錄波如圖4所示。

圖4

在錄波圖中右豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為132線路轉(zhuǎn)為AB相間短路時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.216加172ms，為5:55:20.388，從此時(shí)刻開始到此段錄波結(jié)束，132保護(hù)的過(guò)流1、2段啟動(dòng)一直保持。而之前由間歇性B相接地引起的過(guò)流1、2段啟動(dòng)沒有連續(xù)保持。(備注：I1.qd，I2.qd，分別表示過(guò)流1、2段啟動(dòng)標(biāo)志。)

圖5

故障No10：5:55:20.482時(shí)刻131線路過(guò)流1段動(dòng)作(208ms，AB，Ia=36.60，Ib=36.49)，208ms是從本線路首次啟動(dòng)時(shí)間(05:55:20.274)算起的，保護(hù)跳閘出口，此時(shí)131線路上的故障電流還未消失，需約57ms后開關(guān)才斷開，使故障電流消失，131線路過(guò)流1段動(dòng)作，故障No11：5:55:20.532時(shí)刻131線路過(guò)流2段動(dòng)作(259ms，AB，Ia=30.96，Ib=30.88)，這是由于過(guò)流1段跳閘后，開關(guān)57ms后才斷開，而過(guò)流2段時(shí)限比過(guò)流1段時(shí)限大50ms，所以過(guò)流2段會(huì)動(dòng)作，131線路過(guò)流2段動(dòng)作，故障No12：5:55:20.539時(shí)刻131線路開關(guān)斷開，故障電流消失，故障錄波如圖5。

在錄波圖中左豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為131線路保護(hù)跳閘時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.474加10ms，為5:55:20.484，右豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為131線路開關(guān)跳開時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.474加66ms，為5:55:20.540。(備注：BT為保護(hù)跳閘，HW為開關(guān)合位，TW為開關(guān)跳位。)

故障No13：5:55:20.512時(shí)刻101B主變低壓側(cè)后備過(guò)流1段啟動(dòng)超過(guò)其時(shí)限定值300ms，保護(hù)動(dòng)作，跳101主變低壓側(cè)開關(guān)，101B主變低壓側(cè)后備過(guò)流1段動(dòng)作，故障No14：5:55:20.593時(shí)刻101B主變低壓側(cè)開關(guān)斷開，101電流消失，故障錄波如圖6。

圖6

在錄波圖中左豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為101B主變低后備保護(hù)跳閘時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.453加61ms，為5:55:20.513，這個(gè)保護(hù)動(dòng)作報(bào)告時(shí)間5:55:20.512吻合；右豎線對(duì)應(yīng)時(shí)刻為101B主變低壓側(cè)開關(guān)跳開后電流消失的時(shí)刻，為本波形開始時(shí)間5:55:20.453加138ms，為5:55:20.593；5:55:20.513后約20ms，故障電流下降到正常負(fù)荷電流，這是因?yàn)?31線路開關(guān)被本保護(hù)跳開，切除了故障電流，這時(shí)101主變低側(cè)上只有其他線路的負(fù)荷電流了，而到5:55:20.593，101開關(guān)才被跳開，這時(shí)101上的電流才完全消失。(備注：GL_IV_1_1為第4側(cè)過(guò)流1段1時(shí)限啟動(dòng)標(biāo)志，GL_IV_1_2為第4側(cè)過(guò)流1段2時(shí)限啟動(dòng)標(biāo)志，SGZ為保護(hù)跳閘出口。)

線路131過(guò)流1段時(shí)限是0.1s，動(dòng)作報(bào)告為何顯示208ms，進(jìn)一步分析如下：

131線路過(guò)流1段動(dòng)作(208ms，AB，Ia=36.60，Ib=36.49)，208ms是從本線路首次過(guò)流啟動(dòng)時(shí)間(05:55:20.274)算起的到保護(hù)跳閘出口的時(shí)間。由于從本線路首次過(guò)流啟動(dòng)是由131線路的間歇性B相接地引起，期間有Ib和I0的短路電流短暫消失，過(guò)流保護(hù)計(jì)時(shí)在故障電流消失時(shí)清0，所以直到后來(lái)本線路故障轉(zhuǎn)為持續(xù)的AB相間短路后才開始連續(xù)計(jì)時(shí)，所以保護(hù)報(bào)告的208ms是間歇性B相接地持續(xù)時(shí)間和AB相間短路到跳閘的時(shí)間之和。

線路131和線路132的過(guò)流1段時(shí)限是0.1s，兩個(gè)保護(hù)過(guò)流1段都動(dòng)作了，而101B主變低后備過(guò)流1段時(shí)限是0.3s，為何會(huì)動(dòng)作，進(jìn)一步分析如下：

從圖7主變保護(hù)錄波圖SL1012_RCD_098_20150508_055520_157中可看出：5:55:20.157后35ms(即5:55:20.192)，高壓側(cè)和低壓側(cè)開始有故障電流，5:55:20.157后60ms(即5:55:20.217)主后一體保護(hù)的高壓側(cè)過(guò)流2段，低壓側(cè)過(guò)流1、2段均啟動(dòng)。

圖7　保護(hù)錄波圖SL1012_RCD_098_20150508_055520_157

從圖8錄波圖ST1101B_RCD_062_20150508_055520_453中可看出：5:55:20.453開始，高壓側(cè)和低壓側(cè)有故障電流；主后一體保護(hù)的高壓側(cè)過(guò)流2段，低壓側(cè)過(guò)流1、2段均保持啟動(dòng)，當(dāng)5:55:20.453后60ms(即5:55:20.513)保護(hù)動(dòng)作跳閘；當(dāng)5:55:20.453后78ms(即5:55:20.531)故障被切除；當(dāng)5:55:20.453后90ms(即5:55:20.543)高壓側(cè)過(guò)流2段，低壓側(cè)過(guò)流1、2段的啟動(dòng)均返回。

圖8　錄波圖ST1101B_RCD_062_20150508_055520_45

結(jié)合圖7、圖8這2張錄波圖可以看出，故障電流持續(xù)時(shí)間是從5:55:20.192～5:55:20.531(339ms)，高壓側(cè)過(guò)流2段，低壓側(cè)過(guò)流1、2段的啟動(dòng)持續(xù)時(shí)間是5:55:20.217～5:55:20.543(336ms)，而低壓側(cè)過(guò)流1段的定值時(shí)限是0.3s，所以低壓側(cè)過(guò)流1段保護(hù)會(huì)動(dòng)作。

而主變低壓側(cè)有持續(xù)故障電流的原因是某變電站同桿雙回線路131、132線路先后發(fā)生的故障在絕對(duì)時(shí)間上連接在了一起，132線路和131線路過(guò)流1段動(dòng)作時(shí)間100ms，從保護(hù)裝置發(fā)跳閘信號(hào)到開關(guān)跳開還需要56ms，所以132線路和131線路上的故障電流各持續(xù)156ms，合計(jì)312ms，這就達(dá)到了主變低壓側(cè)過(guò)流1段的時(shí)限300ms。

圖9是132線路和131線路的錄波圖對(duì)齊的錄波圖，以3U0產(chǎn)生時(shí)刻(左豎線)對(duì)齊。而兩圖對(duì)齊的右豎線左側(cè)有132線路的Ia，Ib故障電流，右側(cè)有131線路的Ia，Ib故障電流，兩條線路的故障電流正好連續(xù)交替發(fā)生，而132線路，131線路的故障電流都會(huì)反映成為101B的主變低壓側(cè)故障電流。

圖9　132和131故障錄波圖同步對(duì)比

3事故處理及反措

針對(duì)此次線路故障導(dǎo)致主變跳閘的事故，解決方案有兩種：一是提高主變低壓側(cè)后備保護(hù)延時(shí)時(shí)間由0.3S延長(zhǎng)到0.4S，二是縮短10kV出線保護(hù)過(guò)流I段延時(shí)由0.1S縮短到0S?？紤]到10kV出線有分支開關(guān)，根據(jù)3～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程規(guī)定要求，盡可能照顧地區(qū)電網(wǎng)和下一級(jí)電網(wǎng)的需要[1]，時(shí)間要和下一級(jí)開關(guān)保護(hù)配合，因此實(shí)際變電站的執(zhí)行方案采用通過(guò)提高主變低壓側(cè)后備保護(hù)延時(shí)時(shí)間由0.3S延長(zhǎng)到0.4S。

4結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析可知，此次10kV兩條同桿架設(shè)雙回線131、132相繼故障且動(dòng)作正確，由此導(dǎo)致#1主變低壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作也是正確的。此次10kV線路131、132是同桿架設(shè)且故障是相繼交替故障，因此主變低壓側(cè)的故障延續(xù)時(shí)間是兩條10kV線路故障時(shí)間的總和，導(dǎo)致主變保護(hù)動(dòng)作跳閘。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)運(yùn)行的所有變電站類似的主變后備保護(hù)定值進(jìn)行了調(diào)整，落實(shí)反措后，經(jīng)過(guò)近大半年的運(yùn)行情況分析沒有再出現(xiàn)類似情況發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國(guó)家電力調(diào)度通訊中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)程匯編[G].第二版.中國(guó)電力出版社，2000.

[責(zé)任編輯：朱子]

A 10kV Line Fault Causing Main Transformer Protection Action Analysis

XUJian-you,BAOXiao-fei,QIHui

(StateGridHuaibeiPowerSupplyCompany,Huaibei235000,China)

Abstract:This paper describes the fault process. It carries on a deep analysis of the fault and finds out the reason of it combined with the fixed value and the fault recording message of spot protection device. Furthermore, it puts forward the improvement measures for the reason, and provides the references to avoid the similar situation happening again.

Key words:main transformer backup protection; over-current protection; phase short circuit; single-phase ground

中圖分類號(hào)：TM774

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-9706(2016)01- 0033- 08

作者簡(jiǎn)介：徐建友(1965-)，男，安徽潛山縣人，高級(jí)工程師，國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司優(yōu)秀技能專家，主要從事繼電保護(hù)及其二次系統(tǒng)維護(hù)工作。鮑曉菲(1991-)，女，安徽樅陽(yáng)縣人，助理工程師，主要從事繼電保護(hù)及其二次系統(tǒng)維護(hù)工作。

收稿日期：2015-12-22

齊慧(1982-)，女，吉林乾安縣人，工程師，主要從事繼電保護(hù)及其二次系統(tǒng)維護(hù)工作。