一起站用變保護動作行為分析及改進措施

陳強，周小鵬

（1.廣西大學，廣西　南寧　530004；2.中國南方電網超高壓輸電公司百色局，廣西　百色　533000）

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一起站用變保護動作行為分析及改進措施

陳強1，周小鵬2

（1.廣西大學，廣西南寧530004；2.中國南方電網超高壓輸電公司百色局，廣西百色533000）

〔摘 要〕介紹了一起500kV變電站站用電系統相間短路跳閘的事件，通過保護動作行為的分析和保護定值的復核，確定防小動物措施不健全是站用變跳閘的直接原因，400V低壓開關滅弧能力不足及保護時間整定級差過小是造成越級跳閘的原因；最后提出了針對性的防范和改進措施。

〔關鍵詞〕站用變；繼電保護；動作分析；定值整定

0　引言

站用變供電系統作為保證站內電氣設備安全、可靠運行不可或缺的一個重要環節，卻往往受不到足夠重視；特別是在220kV及其以上的變電站，因小動物、定值級差配合不合理等原因引起的變電站設備事故時有發生。2014-11-03，某500kV變電站因防小動物措施不健全，導致1只老鼠爬上0號站用變10kV側套管，進而造成站用變高壓側B，C相間短路跳閘。

1　事件經過

該500kV變電站站用電系統正常運行時如圖1所示，1，2號站用變分別帶380V中央Ⅰ，Ⅱ段運行，1ZK，2ZK，G2在合位，3ZK，1DL在分位，4ZK不使用（已經用硬線短接），2號站用變324開關合位，經備用段母排與0號站用變相連，0號站用變處于由低壓側提供電壓的空載狀態。

2014-11-03T22：13，2號站用變324，2ZK開關跳閘。故障前站內無任何檢修工作，故障后現場檢查324，2ZK開關均在分閘位置，2號站用變、380V中央Ⅱ段母線未發現異常。2號站用變保護RCS-9621AⅡ動作信息如下：

（1）裝置面板“跳閘”紅燈亮；

（2）22：13：19：418，站用變保護啟動；

（3）22：13：19：925，BC相間短路，短路電流0.19A，保護過流Ⅱ段啟動。

圖1　500kV變電站站用電系統

從故障錄波圖及保護報文可知，系統發生了B，C相間短路，站用變保護過流Ⅱ段啟動約500ms后，保護出口跳閘。事件發生后，運維人員首先對2號站用變至2ZK開關間的全部設備進行了檢查，未發現異常；然后對2ZK開關動、靜觸頭相間絕緣和相對地絕緣進行檢測，測得其靜觸頭（2ZK開關上端）B，C相間絕緣電阻低于2 MΩ，其他絕緣電阻均大于50 MΩ。解體檢查2ZK開關，發現開關三相斷開，但B，C相靜觸頭有電弧燒蝕的痕跡。擦去電弧燒蝕痕跡后，再重測B，C相間絕緣和相對地絕緣，絕緣恢復良好。之后檢查2ZK開關事件記錄，發現2ZK開關曾流過了2 266 A的大電流，說明2ZK開關切斷了故障電流，短路故障應是發生在該開關之后的回路。

對備用段母線至0號站用變的連接設備進行檢查發現，0號站用變10kV側進線套管上端的鋁排上有放電造成的閃絡痕跡，C相套管上有小動物的腳印，地上有1只被電死的老鼠，且老鼠身體后半部分燒灼嚴重。因此，判斷0號站用變10kV側進線B，C相由老鼠尾巴尖端至老鼠尾巴根部形成放電回路，進而導致相間短路。

2　保護動作行為分析

本次跳閘事件的直接原因為老鼠爬上0號站用變10kV側套管，造成站用變高壓側B，C相間短路。但因1DL在斷開位置，且故障點發生在0號站用變10kV側進線套管和進線CT之間（見圖1），因此0號站用變10kV側CT無故障電流通過，0號站用變保護沒有動作。經查閱，2號站用變保護過流I段定值為0.6A，0s；過流Ⅱ段定值為0.05A，0.5s。2ZK開關本體保護過流Ⅰ段定值為8 000A，0s；過流Ⅱ段定值為2 259A，0.3s。根據整定值及短路電流記錄值（0.19A）判斷：短路故障發生后，正常情況下應由2ZK智能開關跳開切斷故障電流，而不應由2號站用變過流Ⅱ段保護切除故障。2號站用變參數如表1所示。

根據Q/CSG110037—2012《南方電網10kV-110kV系統繼電保護整定計算規程》、《超高壓輸電公司繼電保護整定業務指導書》的要求，對2號站用變保護、2ZK定值進行重新校驗。同時，根據規程規定400V進線、聯絡開關僅投入過流延時段（包括長延時和短延時）。短延時整定原則如下：

上式中，Iemin取開關額定電流（1 600 A）與2號站用變壓器額定電流（721.7 A）中較小值，故Iemin= 721.7A；K為可靠系數，取1.5。因此，2ZK開關過電流保護Ⅱ段定值IL=K×Iemin=721.7 A×1.5= 1 082.55A，其動作時間t0=0.3s。經核算，2ZK開關過電流保護Ⅱ段原整定值（2 259A）偏大。故障時，流過2ZK開關的短路電流約為0.19×300×35÷0.4=4 987.5A（2ZK智能開關事件記錄顯示跳閘電流2 266A不準確），大于原整定值，故2ZK智能開關過流Ⅱ段保護動作，啟動2ZK開關跳閘。

表1　2號站用變參數

另外，根據前述有關繼電保護整定計算規程及業務指導書要求，2號站用變保護過流Ⅱ段動作時間t2應與2ZK開關過電流保護Ⅱ段t0配合，級差為0.3-0.5s。而現級差僅為0.2s，明顯偏短。結合檢查發現的2ZK開關B，C相靜觸頭的電弧燒蝕痕跡，可以推斷在2ZK開關跳閘時，觸頭間的電弧未能及時熄滅，延長了故障電流持續時間，且短路電流二次值大于2號站用變保護過流Ⅱ段定值，故2號站用變過流Ⅱ段保護在達到動作時間0.5 s時出口，跳開站用變324開關。

綜上，2號站用變保護因2ZK開關滅弧能力不足而動作切除短路故障，動作行為是正確的，但保護定值的整定還不夠規范，特別是2號站用變保護過流Ⅱ段動作時間t2與2ZK過電流保護Ⅱ段t0級差偏小，導致了越級跳閘。

3　改進措施

（1）認真落實防小動物事故的各項措施，開展針對小動物的危害辨識和風險評估工作，并細化到防小動物措施巡視表單中。

（2）該站10kV/0.4kV系統的導體及母線未采用絕緣護套，易造成接地或相間短路故障。400V智能開關滅弧能力未能滿足短路容量要求，且故障跳閘時沒有跳閘指示，需加強對站用變等基礎設備的維護改造工作。

（3）根據前述有關繼電保護整定計算規程和業務指導書，對所有自整定定值單進行梳理，重新整定2ZK開關本體及站用變保護定值，確保保護整定值滿足規程規范要求。同時，應特別注意對400V智能開關開滅弧能力的調研評估，對于不滿足系統安全運行要求的設備，采取必要的改造措施。

參考文獻：

1 耿鵬.變電站站用變保護問題的探討［J］.華中電力，2009，22（2）：84-85.

2 譚榮均，彭勤建.變電站防范小動物引起設備事故的措施［J］.內蒙古電力技術，2002，20（4）：48-50.

收稿日期：2015-10-22；修回日期：2016-02-18。

作者簡介：

陳強（1991-），男，助理工程師，主要從事電力系統繼電保護工作，email：chenqiang@ehv.csg.cn。

周小鵬（1986-），男，助理工程師，主要從事電力系統繼電保護工作。