武冠英

(江蘇省電力公司無(wú)錫供電分公司，江蘇 無(wú)錫 214000)

1 引言

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電纜線路在電網(wǎng)中的使用逐漸普及，而相應(yīng)的二次保護(hù)裝置并不一定適合特定情況及特殊故障類型的判別，往往會(huì)因?yàn)橐欢卧O(shè)備的更新?lián)Q代不同步導(dǎo)致電網(wǎng)故障。適時(shí)的更新與電網(wǎng)發(fā)展相適應(yīng)的保護(hù)裝置，以及采取合理的保護(hù)判別邏輯，對(duì)提升供電可靠性和保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定有重要作用。本文針對(duì)一起因電纜間歇性放電導(dǎo)致不滿足線路保護(hù)動(dòng)作邏輯而致使主變低后備保護(hù)動(dòng)作的實(shí)例，分析了應(yīng)如何恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置主變低后備保護(hù)及線路保護(hù)動(dòng)作邏輯，提出了相應(yīng)的防范措施，為今后防范可能發(fā)生的類似情況提供了方法。

2 主變低后備保護(hù)及線路保護(hù)簡(jiǎn)介

110kV變壓器的中低壓側(cè)應(yīng)配置過(guò)電流保護(hù)，作為相間后備保護(hù)，用于反映變壓器外部故障引起的過(guò)電流，同時(shí)作為變壓器內(nèi)部故障的后備，一般為三段，其中Ⅰ段、Ⅱ段可帶方向，Ⅲ段無(wú)方向。主變中低壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)是中低壓母線主保護(hù)和線路保護(hù)的后備。主變20kV/10kV側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作后第一時(shí)限跳開(kāi)分段斷路器，第二時(shí)限跳閘開(kāi)關(guān)變次總斷路器；35kV側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作后，通常是第一時(shí)限跳開(kāi)分段斷路器，第二時(shí)限跳開(kāi)主變35kV次總開(kāi)關(guān)，第三時(shí)限跳主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。主變保護(hù)選跳斷路器以變電所定值整定單為準(zhǔn)。

在當(dāng)前變電站系統(tǒng)，35kV線路保護(hù)的基本配置通常為：三階段式電流保護(hù)以及三相一次重合閘，另外，有些線路還設(shè)有低周/低壓保護(hù)、零序保護(hù)、小電流選線功能；母聯(lián)斷路器設(shè)有過(guò)流保護(hù)。三階段式電流保護(hù)電流均采樣于本線路電流互感器，能反映本線路各種相間故障，跳開(kāi)本線路斷路器；35kV線路零序保護(hù)一般用于小電阻接地系統(tǒng)，采樣于本線路電流互感器，能反映單相接地故障，延時(shí)跳開(kāi)本線路斷路器。

在線路保護(hù)本身保護(hù)裝置或斷路器拒動(dòng)的情況下，保護(hù)的選擇性將不再滿足，將由變壓器后備保護(hù)動(dòng)作切除故障，但會(huì)導(dǎo)致主變跳閘，引發(fā)大面積停電。

3 案例分析

3.1 故障概述

2020年1月9日，220kV仿真變正常方式運(yùn)行中，1號(hào)主變35kV側(cè)601開(kāi)關(guān)掛于35kV I母運(yùn)行，35kV分段開(kāi)關(guān)610處于分位備投狀態(tài)。16時(shí)44分07秒，1號(hào)主變兩套保護(hù)低后備零序過(guò)流一、二段動(dòng)作，跳開(kāi)1號(hào)主變35kV 側(cè)601開(kāi)關(guān)，無(wú)其他保護(hù)動(dòng)作。

3.2 保護(hù)動(dòng)作情況

本站1號(hào)主變兩套保護(hù)型號(hào)為CSC-3260，該系列保護(hù)裝置通常配置了兩段復(fù)壓過(guò)流保護(hù)，其中Ⅰ段帶方向，方向可投退，指向可整定、復(fù)壓可投退，設(shè) 3 個(gè)時(shí)限；Ⅱ段不帶方向、復(fù)壓可投退，設(shè) 3 個(gè)時(shí)限。該型號(hào)保護(hù)裝置具體保護(hù)配置參考表1所示。

表1 主變低后備保護(hù)配置情況

保護(hù)顯示16時(shí)44分07秒低壓側(cè)零序電流1段T1出口，動(dòng)作時(shí)間1231ms，動(dòng)作電流3I0=4.063A；低壓側(cè)零序電流2段T1出口，動(dòng)作時(shí)間1531ms，動(dòng)作電流3I0=4.063A。

1號(hào)主變低壓側(cè)零序電流1段1時(shí)限定值：動(dòng)作電流1.25A，動(dòng)作時(shí)間1.2s；零序電流2段1時(shí)限定值：動(dòng)作電流1.25A，動(dòng)作時(shí)間1.5s。故障時(shí)刻動(dòng)作報(bào)告如圖1所示。

圖1 故障時(shí)刻主變保護(hù)動(dòng)作記錄

經(jīng)檢查，掛于35kV I母線下的35kVCB685線路保護(hù)有異常啟動(dòng)信息，該線路保護(hù)型號(hào)為NSR610R，保護(hù)記錄顯示，在主變保護(hù)動(dòng)作前，線路保護(hù)零序過(guò)流一、二段有多次啟動(dòng)和返回。35kV其他線路保護(hù)均無(wú)啟動(dòng)記錄。

35kVCB685線零序過(guò)流1段電流定值2.5A，時(shí)間0.6s；零序過(guò)流2段1A，時(shí)間0.9s。保護(hù)記錄如圖2所示。

圖2 故障時(shí)刻線路保護(hù)動(dòng)作記錄

3.3 故障分析

調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)故障錄波圖如圖3所示。

圖3 故障錄波圖

從波形中看出，A相電壓波形跌落，A相電流波形突增且零序電流突增,可以看出本次故障是1號(hào)主變低壓側(cè)及外部發(fā)生A相接地故障。而35kV其他線路保護(hù)均無(wú)啟動(dòng)記錄，僅CB685線保護(hù)有頻繁啟動(dòng)和返回動(dòng)作記錄，因此初步判定在35kVCB685出線上發(fā)生了間隙性放電故障。

對(duì)該站主變保護(hù)來(lái)說(shuō)，根據(jù)波形計(jì)算，故障發(fā)生時(shí)零序電流已超過(guò)其整定值，且持續(xù)時(shí)間為1.59s，由于主變保護(hù)CSC-326的保護(hù)動(dòng)作計(jì)時(shí)原理為保護(hù)啟動(dòng)后電流低于動(dòng)作定值持續(xù)超過(guò)兩周波則保護(hù)返回，雖然在故障電流持續(xù)時(shí)間內(nèi)零序電流波形存在較多間斷，但間斷均未超過(guò)兩周波，所以在間斷處零序過(guò)流保護(hù)計(jì)時(shí)器持續(xù)計(jì)時(shí)沒(méi)有返回，因此對(duì)主變保護(hù)來(lái)說(shuō)感受到故障持續(xù)時(shí)間超過(guò)1.5s(零序II段動(dòng)作時(shí)間)，滿足其零序一、二段出口條件，主變保護(hù)低壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作正確。

對(duì)線路保護(hù)來(lái)說(shuō)，NSR610R計(jì)時(shí)原理為保護(hù)啟動(dòng)后一旦電流采樣達(dá)不到動(dòng)作定值則瞬時(shí)返回，因此在零序電流間斷處保護(hù)裝置計(jì)數(shù)器清零。由于裝置感受到的持續(xù)故障沒(méi)有一次超過(guò)0.6s(零序I段動(dòng)作時(shí)間)，因此雖然零序電流采樣超過(guò)定值，但由于持續(xù)時(shí)間達(dá)不到定值，保護(hù)無(wú)法動(dòng)作，因此線路保護(hù)最終未動(dòng)作。后經(jīng)輸電部門檢查發(fā)現(xiàn)35kVCB685出線用戶側(cè)電纜放電擊穿，也驗(yàn)證了故障點(diǎn)判斷。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合上述故障分析可以看出，在本次故障模式下，該站主變保護(hù)、線路保護(hù)均正確動(dòng)作，動(dòng)作行為符合各自的邏輯原理，但綜合來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)動(dòng)作造成故障越級(jí)跳閘，保護(hù)失去選擇性，致使主變低后備保護(hù)動(dòng)作，停電范圍擴(kuò)大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，隨著電纜線路不斷普及，今后電纜故障間歇性放電情況可能逐漸增多，建議在今后的35kV出線的線路保護(hù)中要求廠家配置相應(yīng)的保護(hù)返回判據(jù)邏輯，以避免擾動(dòng)、間歇性放電等原因使保護(hù)瞬時(shí)返回從而導(dǎo)致線路保護(hù)無(wú)法及時(shí)跳閘；進(jìn)而避免保護(hù)動(dòng)作失去選擇性；變電站運(yùn)檢人員應(yīng)結(jié)合定值整定管理等相關(guān)規(guī)定，做好站內(nèi)設(shè)備排查，逐步做好該類問(wèn)題改造工作，避免同類型問(wèn)題再次發(fā)生。