劉濤 閔喜艷

摘要：針對(duì)一起10 kV線路過(guò)流保護(hù)誤動(dòng)事故進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過(guò)Web歷史事項(xiàng)查詢和繼電保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)文分析，查找出了引發(fā)事故的原因，結(jié)合故障計(jì)算結(jié)果，提出了防止此類事故發(fā)生的措施。

關(guān)鍵詞：過(guò)流保護(hù);誤動(dòng);方向;故障計(jì)算

1 事故概況

1.1? ? 事故前運(yùn)行方式

某雙側(cè)電源供電的35 kV變電站B的主接線圖如圖1所示。35 kV線路XL1為變電站B的電源進(jìn)線，35 kV線路XL2為徑流式水電站C的并網(wǎng)線路。BA為35 kV電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)，BC為35 kV電站C并網(wǎng)專線開(kāi)關(guān)。線路XL1、XL2運(yùn)行，1#、2#主變并列運(yùn)行，5條10 kV線路運(yùn)行。其中，10 kV線路1、線路2、線路3分別為1#、2#、3#徑流式水電站的專線并網(wǎng)線路，線路4、線路5為農(nóng)網(wǎng)線路。

1.2? ? 事故經(jīng)過(guò)

2020-02-23T10：29，35 kV變電站B的BC開(kāi)關(guān)電流II段保護(hù)動(dòng)作跳閘，同時(shí)該站10 kV線路1電流II段保護(hù)動(dòng)作跳閘。運(yùn)行人員分別聯(lián)系電站C和電站1，得知電站均已解列，且經(jīng)巡視站內(nèi)均無(wú)異常。

經(jīng)相關(guān)單位巡線發(fā)現(xiàn)，35 kV線路XL2和10 kV線路1均無(wú)異常。2020-02-23T13：20，10 kV線路1試送成功且運(yùn)行正常。2020-02-23T13：25，35 kV線路XL2試送成功且運(yùn)行正常。

2 設(shè)備參數(shù)及保護(hù)配置

2.1? ? 設(shè)備參數(shù)

35 kV變電站B的35 kV母線正序等值阻抗標(biāo)幺值分別為：電力系統(tǒng)最大運(yùn)行方式1.151 4、電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式1.473 5，基準(zhǔn)容量為100 MVA。1#主變?nèi)萘繛?.3 MVA、阻抗電壓為7.33%，2#主變?nèi)萘繛? MVA、阻抗電壓為7.02%。1#、2#主變額定電壓比均為38.5/10.5 kV，接線方式均為Y/△-11。

2.2? ? 保護(hù)配置

（1）因35 kV線路XL1、XL2均為雙側(cè)電源線路，為確保各級(jí)保護(hù)動(dòng)作的選擇性，防止保護(hù)誤動(dòng)，35 kV線路XL1、XL2均采用方向電流保護(hù)方式[1]。由于35 kV線路XL1、XL2均未安裝線路PT，無(wú)法實(shí)現(xiàn)線路兩側(cè)檢同期或檢無(wú)壓的重合閘方式，為防止非同期合閘損壞設(shè)備，故35 kV線路XL1、XL2各側(cè)保護(hù)重合閘均退出。

（2）1#、2#主變均配置過(guò)電流保護(hù)作為變壓器、10 kV母線以及10 kV出線的后備保護(hù)，保護(hù)定值按躲過(guò)主變各側(cè)的額定電流來(lái)整定[2]，且保護(hù)不帶方向性。因時(shí)間級(jí)差不夠分配，高后備、低后備過(guò)流I段時(shí)限無(wú)級(jí)差。

（3）10 kV出線均配置階段電流保護(hù)，過(guò)流I段定值按躲過(guò)本線路末端最大三相短路電流來(lái)整定，過(guò)流II段定值按躲過(guò)本線路最大負(fù)荷電流來(lái)整定[2]，且過(guò)流I段、過(guò)流II段保護(hù)均不帶方向性。因10 kV線路1、線路2、線路3均未安裝線路PT，故重合閘均退出。

保護(hù)配置如圖2所示。

相關(guān)人員通過(guò)對(duì)35 kV變電站B的各級(jí)保護(hù)定值進(jìn)行校核得知，各級(jí)保護(hù)定值的整定與配合均正確無(wú)誤。

3 事故分析

3.1? ? 實(shí)時(shí)負(fù)荷查詢

故障發(fā)生時(shí)，35 kV線路XL2及10 kV線路1、線路2、線路3實(shí)時(shí)負(fù)荷的查詢結(jié)果如表1所示。

因B站各并網(wǎng)水電站均為徑流式電站，且處于枯水期，發(fā)電量急劇下降，僅10 kV線路1上并網(wǎng)的電站1出力大于50%。

根據(jù)BA開(kāi)關(guān)及線路1過(guò)流II段保護(hù)電流定值，可排除35 kV線路XL2及10 kV線路1過(guò)電流跳閘的可能。

3.2? ? Web歷史事項(xiàng)查詢

查詢Web歷史事項(xiàng)如下：

（1）2020-02-23T10：29：46.966，35 kV變電站B全站告警并動(dòng)作;10：29：46.966，線路XL2保護(hù)裝置報(bào)警并動(dòng)作;10：29：46.975，線路XL1保護(hù)裝置報(bào)警并動(dòng)作。

（2）2020-02-23T10：29：47.030，變電站B 35 kV工作母線A、B相電壓及AB線電壓越操作下限（A相電壓11.122 kV、B相電壓10.59 kV、AB線電壓1.808 kV），可知故障相別為A、B相。10：29：47.030，變電站B 10 kV工作母線A、B相電壓及AB線電壓越操作下限（A相電壓4.804 kV、B相電壓4.865 kV、AB線電壓5.206 kV），可知故障相別為A、B相[3]。

（3）2020-02-23T10：29：47.069，變電站B 10 kV線路1過(guò)流Ⅱ段出口動(dòng)作;10：29：47.098，變電站B 線路1開(kāi)關(guān)分;10：29：47.104，變電站B線路1過(guò)流Ⅱ段出口復(fù)位;10：29：47.358，變電站B線路XL2過(guò)流Ⅱ段出口動(dòng)作;10：29：47.394，變電站B線路XL2 BC開(kāi)關(guān)分;10：29：47.422，變電站B線路XL2過(guò)流Ⅱ段出口復(fù)位。

分析可知：線路1過(guò)流Ⅱ段出口動(dòng)作289 ms后，線路XL2過(guò)流Ⅱ段出口動(dòng)作;線路1開(kāi)關(guān)分296 ms后，線路XL2 BC開(kāi)關(guān)分。

（4）2020-02-23T10：29：47.408，線路XL1保護(hù)裝置報(bào)警，復(fù)位;10：29：47.413，變電站B線路XL2保護(hù)裝置報(bào)警，復(fù)位;10：29：47.413，變電站B全站告警，復(fù)位。

（5）2020-02-23T10：29：47.720，變電站B 35 kV工作母線A、B、C相電壓及AB線電壓越操作下限恢復(fù)（A相電壓21.13 kV、B相電壓21.185 kV、C相電壓19.238 kV、AB線電壓36.343 kV）;10：29：47.720，變電站B 10 kV工作母線A、B、C相電壓及AB線電壓越操作下限恢復(fù)（A相電壓5.412 kV、B相電壓5.556 kV、C相電壓5.379 kV、AB線電壓9.657 kV）。

3.3? ? 事故報(bào)文信息

BC開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文、線路1開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文分別如圖3、圖4所示。

3.3.1? ? BC開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文分析

BC開(kāi)關(guān)過(guò)流Ⅱ段動(dòng)作時(shí)的故障電流Ip_Max=56.546/1 131 A，35 kV母線電壓降低Upp_Max=86.941 V，出現(xiàn)零序電流、零序電壓，3I0_Ext=38.011 A，3U0_Cal=5.883 V，故障相別為A相。

3.3.2? ? 線路1開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文分析

線路1開(kāi)關(guān)過(guò)流Ⅱ段動(dòng)作時(shí)的故障電流Ip_Max=7.841/313.64 A，10 kV母線電壓降低Upp_Max=96.539 V，出現(xiàn)零序電流、零序電壓，3I0_Ext=0.003 A，3U0_Cal=2.494 V，故障相別為A相。

對(duì)于35 kV及以下小電流接地系統(tǒng)的測(cè)量回路以及除差動(dòng)保護(hù)外的保護(hù)回路，電流互感器二次回路接線方式采用兩相不完全星型接線方式。通常兩只電流互感器裝于A、C相，B相無(wú)電流互感器。綜合可知，故障相應(yīng)為A、B相。

35 kV線路XL2、10 kV線路1的A、B兩相電流增大，A、B兩相電壓降低，且出現(xiàn)零序電流、零序電壓，可判斷發(fā)生了A、B兩相接地短路故障。

3.4? ? 保護(hù)動(dòng)作分析與評(píng)價(jià)

3.4.1? ? 故障計(jì)算

在10 kV線路1的線末進(jìn)行短路故障計(jì)算，線路1線末電力系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式兩相短路電流Imin=780 A，遠(yuǎn)大于本次事故中線路1流過(guò)的短路電流Ip_Max=7.841/313.64 A，從而可知線路1流過(guò)的短路電流不是由系統(tǒng)電源所提供，而是由該線路并網(wǎng)小電源所提供。據(jù)此亦可判斷出故障點(diǎn)并不在線路1上，應(yīng)該在35 kV線路XL2上。

3.4.2? ? 10 kV小電源側(cè)保護(hù)動(dòng)作分析

由10 kV線路1保護(hù)動(dòng)作報(bào)文可知，線路1流過(guò)的短路電流為Imax=7.841/313.64 A，達(dá)到了線路1過(guò)流II段保護(hù)電流定值（6.6/264 A），而未達(dá)到線路1過(guò)流I段電流定值（36/1 440 A），故線路1過(guò)流II段保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)0.2 s延時(shí)后過(guò)流II段保護(hù)動(dòng)作出口跳開(kāi)線路1開(kāi)關(guān)。

線路1過(guò)流II段保護(hù)動(dòng)作出口跳開(kāi)線路1開(kāi)關(guān)后，隔離了線路1上由電站1向35 kV線路XL2提供的短路電流。

因流過(guò)1#、2#主變的故障電流未達(dá)到主變高、低后備過(guò)流I段定值，故1#、2#主變保護(hù)均未啟動(dòng)。

3.4.3? ? 35 kV系統(tǒng)電源側(cè)保護(hù)動(dòng)作分析

35 kV線路XL2故障時(shí)，35 kV線路XL2 BC開(kāi)關(guān)、35 kV線路XL1 BA開(kāi)關(guān)均流過(guò)短路電流，是由系統(tǒng)電源所提供的較大的短路電流，同時(shí)，35 kV變電站B 10 kV并網(wǎng)電站對(duì)BC開(kāi)關(guān)流過(guò)的短路電流也起到了一定的助增作用。

由BC開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文可知，線路XL2流過(guò)的短路電流為Ip_Max=56.546/1 131 A，達(dá)到了BC開(kāi)關(guān)過(guò)流II段保護(hù)電流定值5.43/109 A，而未達(dá)到過(guò)流I段電流定值67.8/1 356 A，且電流方向由母線流向線路，故BC開(kāi)關(guān)過(guò)流II段保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)0.5 s延時(shí)后BC開(kāi)關(guān)過(guò)流II段保護(hù)出口跳開(kāi)BC開(kāi)關(guān)，故障隨之得以徹底切除。

因BA開(kāi)關(guān)保護(hù)流過(guò)的短路電流方向由線路流向母線，故BA開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置僅報(bào)警，而過(guò)流II段保護(hù)并不會(huì)啟動(dòng)。

3.4.4? ? 保護(hù)動(dòng)作評(píng)價(jià)

綜合上述分析可知，35 kV線路XL2發(fā)生不明原因瞬時(shí)兩相接地短路故障時(shí)，BC開(kāi)關(guān)過(guò)流II段保護(hù)應(yīng)動(dòng)而動(dòng)，應(yīng)評(píng)價(jià)為正確動(dòng)作。10 kV線路1過(guò)流II段保護(hù)不應(yīng)動(dòng)而誤動(dòng)，應(yīng)評(píng)價(jià)為不正確動(dòng)作[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

35 kV線路XL2發(fā)生短路故障時(shí)，因10 kV線路1上并網(wǎng)電站1出力達(dá)到79.6%，接近電站1的最大運(yùn)行方式，使得線路1流過(guò)的短路電流大于其過(guò)流II段電流定值。由于線路1階段電流保護(hù)不帶方向性，從而導(dǎo)致線路1過(guò)流II段保護(hù)誤動(dòng)。

對(duì)于并網(wǎng)電站裝機(jī)較大的10 kV線路1、線路2和線路3應(yīng)配置方向過(guò)電流保護(hù)裝置，以防止保護(hù)誤動(dòng)。此外，并網(wǎng)電站應(yīng)根據(jù)調(diào)度部門的要求，開(kāi)展涉網(wǎng)設(shè)備保護(hù)定值的復(fù)算與校核工作，以確保發(fā)電廠和電網(wǎng)保護(hù)配合無(wú)誤。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 國(guó)家電力調(diào)度通信中心.國(guó)家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2] 3～110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程：DL/T 584—2007[S].

[3] 景敏慧.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作實(shí)例分析[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[4] 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置運(yùn)行評(píng)價(jià)規(guī)程：DL/T 623—2010[S].

收稿日期：2020-06-30

作者簡(jiǎn)介：劉濤（1974—），男，陜西安康人，工程師，研究方向：調(diào)度運(yùn)行管理。

閔喜艷（1986—），女，陜西安康人，碩士，工程師，研究方向：繼電保護(hù)整定計(jì)算及定值管理。