二起線路復雜故障引起越級跳閘事故分析

童克誠 潘晨亮

摘 要：在10千伏小電阻接地的系統中，線路經常發生單相接地故障，引起線路開關跳閘。但是，偶爾也會發生主變開關越級跳閘的情況，造成事故范圍擴大，停電影響增加，并且給分析故障帶來了一定的困難，給電力系統的正常運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，還原了事故發生的過程，檢驗了保護配置情況，驗證了保護動作的行為，分析了事故發生的原因，為今后完善微機保護裝置系統，避免類似故障提供了參考，對實際運行工作具有較大的借鑒意義。

關鍵詞：單相接地故障 越級跳閘 保護整定 保護過程 故障分析

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（c）-0071-02

10kV線路在日常的運行中，經常會發生樹枝碰線、避雷器擊穿、雷擊斷線等造成的單相接地故障，在主變中性點經小電阻接地的變電站中，通常對線路開關配置零流保護作為線路接地的主保護，對主變配置10千伏零流保護作為線路接地的后備保護。當線路發生接地，而線路開關未動作跳閘，主變開關卻越級跳閘時，可能的原因是出線開關拒動或保護配合不當引起。但是此次35千伏X站和Y站發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 故障經過

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

1.2 保護整定情況

1.2.1X17保護整定情況

X17出線設有反時限過流、定時限過流、定時限零流一段及二段保護，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，僅在保護動作出口時記錄錄波波形。

1.2.2X14保護整定情況

X14出線設有反時限過流、定時限過流、反時限零流保護，不帶重合閘。反時限零流整定為啟動電流2A，取IEC一般反時限曲線，倍率K取0.4（對應為2倍啟動電流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，僅在保護動作出口時記錄錄波波形。

1.2.3 號主變保護整定情況

X站2號主變的電氣保護設有差動、35kV低壓過流、35kV過負荷、35kV零流、10kV中性點定時限零流一段及二段保護。10kV零流一段整定為3A、4秒跳主變10kV開關，10kV零流二段整定為3.25A、4.5秒跳主變各側開關。2號主變10千伏后備保護使用ABB REJ525B型繼電器，不帶故障錄波功能。

1.3 繼保動作情況

根據2號主變及X17、X14的保護配置情況與繼電器記錄情況，其故障過程及繼電器動作情況如圖2所示，故障發生于15：36時，圖2時間單位為秒。

15：36：38694，X17發生A相單相接地故障，其零流保護和2號主變10千伏零流保護同時啟動；

15：36：41010，X14發生A相單相接地故障，其零流保護啟動，此時2號主變10千伏零流保護持續啟動；

15：36：41013，X17的A相接地故障消失，其繼電器返回（故障持續2.319秒，未到動作整定時間3.5秒），2號主變10千伏零流保護由于X14仍發生A相接地故障而持續啟動；

15：36：41123，X17的A相再次發生接地故障，其零流保護再次啟動；

15：36：41133，X14的A相接地故障消失，其繼電器返回，然而2號主變10千伏零流保護由于X17仍發生A相接地故障而持續啟動；

15：36：42695，2號主變10千伏零流保護動作，2號主變10千伏開關跳閘（主變10千伏零流保護持續4.001秒，動作整定時間為4秒）。

2號主變10千伏開關跳閘后，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作合分段開關，X17故障未消失故自切零流后加速啟動，0.2秒后零流后加速保護動作跳開10千伏一/二段分段開關，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號主變所帶的X17、X14發生復合型A相單相接地故障，該復合故障導致X17、X14保護啟動過程中短時返回而未出口，但由于2號主變10千伏零流保護持續啟動達到整定時間，最終動作跳開了2號主變10千伏開關。X17的A相接地故障在自切動作后仍存在，導致自切后加速動作，10千伏二、三段母線失電。整個故障過程中繼保裝置動作正確，符合邏輯設置要求。

2 Y站故障分析

2.1 故障經過

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

2.2 保護整定情況

2.2.1 Y17保護整定情況

Y17出線設有反時限過流、定時限過流、定時限零流一段及二段保護，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型微機保護裝置，僅在保護動作出口時記錄錄波波形，保護流變變比400：5（80倍）。

2.2.2 2號主變保護整定情況

Y站2號主變的電氣量保護設有差動、35kV低壓過流、35kV過負荷、35kV零流、10kV中性點定時限零流一段及二段保護。10kV零流一段整定為3.0A、4秒跳主變10kV開關，10kV零流二段整定為3.25A、4.5秒跳主變各側開關。2號主變10千伏后備保護使用ABB REJ525B型微機保護裝置，不帶故障錄波功能，保護流變變比800：5（160倍）。

2.3 繼保動作情況

根據2號主變及Y17的保護配置情況與繼電器記錄情況分析，Y17發生單相接地故障時，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號主變10千伏零流一段、二段定值（分別為480A、520A），以上保護均正常啟動。

故障持續約2秒后，故障電流減小至約320A～448A，Y17零流一段返回、零流二段持續啟動，2號主變10千伏零流一段、二段持續啟動未返回。故障電流減小10毫秒后，增大至約596A，Y17零流一段重新啟動（重新開始計時）。

故障持續4秒后，2號主變10千伏零流一段計時達到整定值要求（Y17零流一段因中途返回，此時未到定值），根據保護動作出口邏輯跳開了2號主變10千伏開關，10千伏二段、三段母線失電。

隨后，10千伏一/二段分斷自切保護啟動，合上了10千伏一/二段分段開關。此時，Y17的接地故障已消失，故10千伏一/二段分斷自切零流后加速保護未啟動，10千伏二段、三段母線恢復供電。

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“動作時間計數器返回時間”按照ABB公司常規設置均設為了0毫秒，而2號主變使用的REJ525的該項參數默認為30毫秒。因此，在故障電流瞬時減小的10毫秒中，REF541的動作時間計數器按照邏輯設置進行了返回，而REJ525的動作時間計數器按照邏輯設置未返回，仍然繼續計時。

綜上所述，Y17短時接地故障過程中，2號主變10千伏零流一段先于Y17零流保護動作出口，是由于所使用的ABB REJ525與REF541繼電器的動作時間計數器返回時間不同引起的。這導致在故障電流短時減小的10毫秒中，Y17零流一段返回并重新計時，2號主變10千伏零流一段未返回并持續計時最終先至定值而出口跳閘。

4 結語

在10千伏小電阻接地系統中，發生單相接地故障，出線開關跳閘的概率比較高，對復合型單相接地故障引起的越級跳閘情況，在實際工作中都是非常罕見的，具有工程現場借鑒意義。所以以上兩起復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。

參考文獻

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