寧波鋼鐵電力系統越級跳閘分析及解決對策

白宗正+王孝和

摘 要： 本文簡單介紹了寧波鋼鐵有限公司設計之初選擇的微機保護采樣原理，并針對寧波鋼鐵有限公司在使用微機型繼電保護過程中出現的越級跳閘事故進行了分析，提出了一些對保護的設計選型、升級的建設性意見，對有效解決微機保護拒動、誤動，提供了自己的思路，供廣大專業技術人員參考和研究。

關鍵詞：微機保護；采樣；越級跳閘

寧波鋼鐵有限公司在2003年進行10kV電力系統饋出線保護設計之初選擇的是清華紫光的DCAP-3000（V2.0D）保護，該線路保護在公司2007年投產后很長一段時間內基本達到了設計目標，確保了10KV電力系統的穩定，但隨著寧鋼電力系統負荷的不斷增大，原有的繼電保護已不能夠與系統日益增長的短路容量相匹配，最終引發了一些越級跳閘的事故，給公司生產帶來了嚴重的影響。

事故一：2010年1月11日21：33 燒結區域變2#主變10KV低后備過流Ⅰ段動作，燒結2#主變二次開關112跳閘，Ⅱ段母線饋出開關均無跳閘，燒結Ⅱ段母線失電，引起大面積停電。后經檢查發現，此次事故由于下級變電所北侖料場開關站Ⅱ段變壓器6TM2高壓側有小貓竄入導致相間短路引起。

事故二：2015年7月15日16：55 煉鋼區域變1#主變低后備過流I段動作，煉鋼區域變1#主變二次開關611跳閘，甬鋼變220kV線路保護、母聯保護及1#主變保護啟動。Ⅰ段母線饋出開關均無跳閘，煉鋼區域變10kV I段母線失電。后經檢查，此次事故由下級變電所中央水處理，3#送水泵電機接線盒內凝露絕緣降低，發生三相弧光接地短路引起。

以上兩起事故均造成了大范圍的停電，對公司生產造成了影響，而因此專業技術人員對事故的類型和保護動作的情況進行了詳細的分析，結合相關專業人員的研究觀點，提出了解決措施和解決此類事故的思考方向。

首先，介紹一下DCAP-3000型微機保護的采樣結構及幅值的簡要計算，目前市場上正在使用的主流產品采樣結構基本與此相同：

交流輸入采樣途徑：一次測量使用大電流CT→DCAP-3000內部小電流CT（隔離變換）→低通幅值濾波→A/D轉換（數字信號）→DSP（計算處理）。

低通濾波的概念：低通濾波（Low-pass filter） 是一種過濾方式，規則為低頻信號能正常通過，而超過設定臨界值的高頻信號則被阻隔、減弱。但是阻隔、減弱的幅度則會依據不同的頻率以及不同的濾波程序（目的）而改變。它有的時候也被叫做高頻去除過濾（high-cut filter）或者最高去除過濾（treble-cut filter）。可以簡單的認為：設定一個頻率點，當信號頻率高于這個頻率時不能通過，因為在這一處理過程中，讓低頻信號全部通過，所以稱為低通濾波。

由于微機保護裝置中這個低通濾波的設置，工作時就對故障狀態下的故障波形進行了整理，使計算機系統更方便的計算和顯示。本身這個設計就使裝置的采樣波形有了一定程度的丟失，再加上每一個電流互感器都有一個飽和度，當故障電流超過這個飽和度時，電流互感器就不能真實的反映故障電流的大小，從而無法驅動保護動作，切斷故障點，造成了本級保護未動作，越級跳閘事故擴大。

事故二發生在2017年，相關的CT資料及保護配置如下：

3#供水泵速斷保護啟動但出口未動作切除故障，引起上級開關保護啟動。從電流波形分析，短路電流中大量的非周期分量（即強制直流分量）使3#供水泵高壓柜CT鐵芯飽和，二次側電流發生畸變使保護裝置的采樣CT也發生飽和，采樣波形嚴重失真，現有保護裝置采樣頻率低（每周波采樣12點），導致保護計算的基波有效值低于動作整定值，不能維持出口動作。

621受電柜過流I段及煉鋼區域變6107開關保護未啟動，導致煉鋼區域變611低后備過流I段動作越級跳閘。621和6107開關為同一級保護，其過流I段時限0.3s與主變611過流I段0.5s配合，過流II段時限0.5s與主變611過流II段1.1S配合。同樣，裝置在CT飽和情況下，采樣波形嚴重失真，基波電流有效值僅達到過流II段定值，未達到過流I段定值，故621開關經0.5s延時與611過流I段同時動作跳閘，而6107的基波電流有效值未達到定值，故保護未啟動。

因此我們確定了改進方向：

（1）鑒于電子產品的壽命一般為8年，逐步更換使用10年時間以上的綜保裝置，選用適應于大電流接地系統的高性能微機保護裝置，選擇和目前最大短路容量下的電流相匹配的CT進行采樣測量。

（2）對公司總降、區域變電所和用戶變配電所的繼電保護整定值和時間級差進行疏理，在無法用電流大小來區分故障的情況下，用時間級差來確保繼保的選擇性合理。

（3）針對公司外部電網短路容量逐步增大、公司內部發電機、同步電動機逐年增多的情況，梳理系統短路阻抗、短路電流，采取技術措施降低供配電系統故障時的短路電流，降低故障危害。

作者簡介

白宗正：男，1981年出生，2003年畢業于武漢大學水利電力學院電氣自動化專業，工程師職稱，從事高壓電網電力運行管理工作。

王孝和：男，1985年出生，2008年畢業于紹興文理學院 自動化專業，工學學士，工程師職稱，現從事高壓電網電力運行工作。endprint