汪曼乙

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)的系統(tǒng)［1］。系統(tǒng)工作時(shí)，由于雷擊以及設(shè)備制造、運(yùn)行維護(hù)等方面的因素，會(huì)出現(xiàn)故障及不正常工作狀態(tài)。繼電保護(hù)讓被保護(hù)的用電設(shè)備能夠快速脫離電網(wǎng)，在不正常工作狀態(tài)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便電力工作人員及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和處理，保障正常用電［2］。

德興銅礦動(dòng)力廠承擔(dān)著全礦生產(chǎn)供電任務(wù)。所轄35kV以上變電站14座，其中大山220kV變電站是供電等級(jí)最高，負(fù)荷最重要的變電站，承擔(dān)全礦70%以上的供電負(fù)荷。

2 故障現(xiàn)象

2020年5月5日06:33分左右大山變電站監(jiān)控后臺(tái)事故報(bào)警，如圖2所示：顯示211進(jìn)線開關(guān)、231母聯(lián)開關(guān)跳閘、321開關(guān)富家塢一線跳閘。與此同時(shí)下山變電站323大下一線避雷器及穿墻套管雷擊燒毀。07:30分左右，調(diào)取了后臺(tái)及保護(hù)裝置記錄，有以下幾點(diǎn)發(fā)現(xiàn)。

圖2 大山A套保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖方向過流部分邏輯框圖

發(fā)現(xiàn)一：大山1#主變A套保護(hù)動(dòng)作，將211及231開關(guān)跳閘，動(dòng)作的保護(hù)為高復(fù)流Ⅰ段，Ⅰ時(shí)限、II時(shí)限動(dòng)作，瞬間高壓側(cè)的二次電流為5.217A，高壓側(cè)產(chǎn)生的二次零序電壓為0.023V，已滿足保護(hù)動(dòng)作的條件。

圖1 大山變電站部分一次主接線圖

發(fā)現(xiàn)二：中壓側(cè)二次電流大約為5.73A，中壓側(cè)產(chǎn)生的二次零序電壓為22.7V左右。已達(dá)到中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅰ段動(dòng)作條件，但是保護(hù)未出口跳閘，301開關(guān)未動(dòng)作。

發(fā)現(xiàn)三：幾乎同時(shí)大山323線路下山站內(nèi)穿墻套管和避雷器炸裂，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該保護(hù)裝置速斷值為12.5A，動(dòng)作時(shí)間為0.1s，保護(hù)裝置已啟動(dòng)保護(hù)，但是大山323開關(guān)沒有跳閘。

3 原因分析

首先，過流保護(hù)出口跳閘由低電壓、負(fù)序電壓元件動(dòng)作，方向判別滿足條件，過流元件動(dòng)作等進(jìn)行邏輯判斷，在電壓硬壓板未投時(shí)，此時(shí)邏輯電路為由過流保護(hù)與其他側(cè)復(fù)合電壓過流條件主導(dǎo)，如圖2所示。

其次，高壓側(cè)復(fù)壓過流是由1側(cè)（本體側(cè)）、2側(cè)（母聯(lián)側(cè)）疊加而成，即根據(jù)兩側(cè)電流矢量和來判斷是否過流［3］。根據(jù)波形，高壓1側(cè)與高壓2側(cè)電流合成后如圖3所示。

圖3 保護(hù)啟動(dòng)前波形分析圖

可以看到，保護(hù)啟動(dòng)前，電流已經(jīng)為4.861A，處于定值4.9A附近區(qū)間，此時(shí)保護(hù)裝置啟動(dòng)。隨后，電流在中間部分有所減小，但隨后增大。

因?yàn)橹虚g階段的電流減小低于定值，導(dǎo)致延時(shí)重新計(jì)時(shí)。在899ms時(shí)開始重新計(jì)時(shí)，最終經(jīng)中壓側(cè)開放，經(jīng)延時(shí)定值2200ms復(fù)壓保護(hù)1時(shí)限跳閘（3094ms），跳橋開關(guān)。故障未切除，高壓側(cè)電流仍大于定值，中壓側(cè)電壓依舊不正常，保護(hù)仍經(jīng)中壓側(cè)開放，再經(jīng)延時(shí)300ms即定值2500ms復(fù)壓2時(shí)限跳高壓側(cè)開關(guān)，故障切除，如圖4所示。

圖4 故障發(fā)展的中間階段保護(hù)波形分析圖

細(xì)化分析中壓側(cè)三相電壓，調(diào)取中壓側(cè)三相電壓保護(hù)波形圖，發(fā)現(xiàn)波形跳閘前后中壓側(cè)電壓三相偏差依然很大，中壓側(cè)間隔存在缺陷，需要逐級(jí)進(jìn)行排查。因故障時(shí)間段為雷雨天氣，經(jīng)初步判斷可能因素為下級(jí)變電站35kV線路引雷電流不暢，如圖5、圖6所示。

圖5 故障經(jīng)高壓側(cè)切除前中壓側(cè)保護(hù)波形分析圖

圖6 跳閘前中壓側(cè)三相電壓波形圖

分析越級(jí)跳閘影響因素。

在繼電保護(hù)跳閘出口邏輯判斷中，硬壓板、軟壓板、控制字三者為與的關(guān)系，即三者全部滿足才能實(shí)現(xiàn)開放［4］，此故障中，分析硬壓板未投入是其中一個(gè)影響因素。

大下323線路雖為熱備用狀態(tài)，但其下端頭帶電，避雷器及穿墻套管雷擊燒毀后大山220kV變電站側(cè)323斷路器應(yīng)出口跳閘，斷路器當(dāng)時(shí)投速斷、過流II段保護(hù)，速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長，雷擊燒毀線路屬于線路末端，故速斷保護(hù)未出口；而過流II段保護(hù)雖能保護(hù)線路全長，但因定值設(shè)置問題，未能達(dá)到出口條件，故大山323斷路器未跳閘。

中壓側(cè)電流雖然已經(jīng)達(dá)到定值，但是沒有達(dá)到延時(shí)定值1600ms。中壓側(cè)B相電流超過定值時(shí)間在3000ms左右，而高壓側(cè)開關(guān)在3400ms左右已經(jīng)完成跳閘，不再滿足中壓側(cè)跳閘條件，如圖7、圖8所示。

圖7 跳閘后中壓側(cè)三相電壓波形圖

圖8 跳閘后高壓側(cè)三相電壓波形圖

4 故障處理

經(jīng)過仔細(xì)檢查，在大山主變，220kV GIS室及220kV線路無明顯缺陷的情況下，試送大山1號(hào)主變211開關(guān)，主變未合上，1#主變差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)分析，為保護(hù)定值設(shè)置問題導(dǎo)致試送過程未躲過勵(lì)磁涌流，對(duì)主變定值設(shè)置后，9：04分，1#主變?cè)囁统晒Α?/p>

5 總結(jié)與改進(jìn)

經(jīng)過此次故障，總結(jié)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)日常巡檢中存在的一些問題，并做相關(guān)優(yōu)化。

（1）繼電保護(hù)定值在改造和更新后，要及時(shí)進(jìn)行各級(jí)的梳理，對(duì)相關(guān)線路及斷路器進(jìn)行放射性的考量；

（2）注意在保護(hù)定值設(shè)置的過程中，與終端用戶采礦場、精尾廠的時(shí)限、電流值配合，避免發(fā)生越級(jí)跳閘的情況；

（3）定值要考量終端用戶的負(fù)荷情況，將大容量設(shè)備啟動(dòng)的負(fù)荷突增納入考量范圍［5］；

（4）梳理礦山供電系統(tǒng)的防雷網(wǎng)絡(luò)，對(duì)引雷線路進(jìn)行檢查、搖測，確保接地電阻符合引雷要求；

（5）設(shè)置避雷針時(shí)要注意不與變電站主引雷網(wǎng)絡(luò)連接，滿足不發(fā)生反擊的要求［6］。

6 結(jié)束語

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)愈來愈成為礦山電網(wǎng)發(fā)展的焦點(diǎn)，從頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳到預(yù)防性檢修、試驗(yàn)和繼電保護(hù)裝置的全覆蓋應(yīng)用，二次系統(tǒng)的硬件技術(shù)和軟件的雙提升，讓礦山供電系統(tǒng)越來越可靠。