10kV線路故障引起35kV主變越級跳閘事件分析

閔喜艷

（陜西省地方電力（集團）有限公司安康供電分公司，陜西 安康 725000）

1 事故概況

1.1 事故前運行方式

35kV變電站A為單電源供電變電站，35kV線路1為電源進線，主接線如圖1所示。10kV線路1發生兩相永久性短路故障時，變電站A的35kV線路1運行，35kV1#、2#主變并列運行，10kV母聯開關100合位，10kV出線1、出線2、出線3運行。

圖1 35kV變電站A主接線圖

1.2 事故經過

2018年11月30日上午10時12分，35kV變電站A的2#主變高壓側過流I段t2保護動作，跳開3502、102開關。約0.6 s后，1#主變高壓側過流I段t1、低壓側過流I段t1保護動作，跳開3501、101開關。通過視頻安防系統，檢查變壓器外觀及低壓母線等一次設備，未發現明顯故障。10時26分，供電所匯報10kV出線1的88#電線桿被施工車輛撞斷，導致相間短路故障。10時43分，10kV出線1故障隔離結束，經主管領導同意對1#、2#主變試送一次，1#、2#主變均試送成功。

2 設備參數及保護配置

2.1 設備參數

35kV系統正序等值阻抗標幺值：大方式0.763 1、小方式1.293 9，基準容量100 MVA。1#主變容量5.0 MVA、阻抗電壓6.81%，2#主變容量6.3 MVA、阻抗電壓7.12%。1#、2#主變額定電壓比35/10.5kV，35kV側CT變比200/5，10kV側CT變比500/5。

2.2 保護配置

（1）35kV線路1為變電站A的進線電源，階段電流保護退出，靠線路1電源側保護裝置進行保護。

（2）1#、2#主變配置過流Ⅰ段保護作為后備保護，保護定值按照變壓器各側額定電流整定，定值如下。對1#主變高后備而言，高過流Ⅰ段延時t1，2.6/104 A，0.6 s；對1#主變低后備而言，低過流Ⅰ段延時t1，3.47/347 A，0.6 s；對2#主變高后備而言，高過流Ⅰ段延時t1，3.28/131.2 A，0.6 s；對2#主變低后備而言，低過流Ⅰ段延時t1，4.38/438 A，0.6 s。

（3）10kV出線配置階段電流保護，過流Ⅰ段按躲本線路末端最大三相短路電流整定，過流II段按本線路最大負荷電流整定[1]，定值如下。對10kV出線1（200/5）而言，過流Ⅰ段23.5/940 A，0 s；過流II段6.6/264 A，0.4 s，重合閘退出。對10kV出線2（200/5）而言，過流Ⅰ段16.6/664 A，0 s；過流II段6.6/264 A，0.4 s，重合閘1.5 s。對10kV出線3（300/5）而言，過流Ⅰ段15/900 A，0 s；過流II段5.3/318 A，0.4 s，重合閘1.5 s。

對35kV變電站A的各級保護定值進行校核，得知變電站各級開關保護定值設置正確，且后備保護逐級配置合理。

3 事故分析

3.1 事故報文信息

2#主變后備保護裝置動作報文：10:12:46.396，Imax=3.58 A，高壓側過流Ⅰ段t2時限動作。1#主變后備保護裝置動作報文：10:12:47.048，Imax=3.4 A，高壓側過流Ⅰ段t1時限動作；10:12:47.048，Imax=4.49 A，低壓側過流Ⅰ段t1時限動作；10kV出線1、出線2、出線3保護裝置無動作信息。

3.2 保護動作行為分析

本次事故中，變壓器主保護未動作，僅后備保護動作。對變電設備進行遠程巡視，1#、2#變壓器外觀無異常，判明變壓器內部無明顯故障[2]。巡視低壓母線等一次設備未發現明顯故障，初步排除母線故障。隨后，供電所匯報10kV出線1的88#電線桿被施工車輛撞斷，據此可判明其是一起由10kV出線1外力破壞故障而引起的2#主變高后備保護越級跳閘事件。

3.2.1 10kV出線1保護動作分析

查看10kV出線保護裝置及開關機構，3個10kV出線保護裝置均未動作，且10kV出線開關機構無卡死等異常現象。查看3個10kV出線保護裝置中過流II段延時均為0.4 s，與定值單相符。因為10kV出線1短路電流未達到過流I段定值（23.5/940 A，0 s），所以其過流I段不動作。由故障報文可知，2#主變高壓側過流Ⅰ段t2時限動作，0.1 s后切除故障，未達到10kV線路1過流II段時間定值（0.4 s），故10kV出線1過流II段不動作。

3.2.2 2#主變保護動作分析

查看2#主變后備保護裝置運行定值，2#主變高壓側過流Ⅰ段延時t2為0.1 s，低壓側過流Ⅰ段延時t1、t2均為100 s，與定值單中高壓側過流Ⅰ段延時t1、低壓側過流Ⅰ段延時t1、t2的時限設置0.6 s不符。10kV出線1在88#桿處發生兩相短路故障時，10kV出線1過流II段、2#主變高、低壓側過流I段t1、t2時限保護同時啟動，因故障電流達到2#主變高壓側過流I段t2時限保護運行定值（3.28/131.2 A，0.1 s），未達到10kV線路1過流I段定值（23.5/940 A，0 s），故由2#主變高壓側過流Ⅰ段t2時限動作跳閘，0.1 s后切除故障，2#主變高壓側過流Ⅰ段t1、低壓側過流Ⅰ段t1、t2時限保護（100 s）及10kV線路1過流II段保護（0.4 s）可靠返回。

3.2.3 故障電流計算

短路電流示意圖如圖2所示，在10kV出線1的88#桿處設置兩相短路故障并進行故障計算[3]。計算所得故障電流為143 A，與2#主變高壓側過流Ⅰ段t2時限保護動作報文數值Imax=3.58/143 A相符，驗證了2#主變高壓側過流I段t2時限保護動作的正確性。

3.2.4 1#主變保護動作分析

2#主變高后備保護動作跳閘前（10:10 AM），1#、2#主變各側負荷電流如下：3501開關負荷電流61 A，101開關負荷電流201 A；3502開關負荷電流75 A，102開關負荷電流248 A。

10時12分，35kV變電站A的2#主變高壓側過流I段t2時限保護動作跳開3502、102開關后，單臺運行的1#主變過負荷，1#主變高、低側負荷電流分別瞬間上升至136/3.4 A、449/4.49 A左右，達到1#主變高、低后備保護過流Ⅰ段的啟動值。經過0.6 s延時后，1#主變高壓側、低壓側過流I段保護t1時限動作，跳開3501、101開關。1#主變高壓側、低壓側過流I段t1時限保護正確動作。

圖2 短路電流

4 結 論

綜合上述分析可知，由于2#主變后備保護定值在執行過程中存在誤整定的現象，且定值整定流程未形成有效的閉環，導致2#主變后備保護高壓側過流Ⅰ段t1時限與10kV出線過流II段保護時間定值失配。當10kV線路1過流II段保護范圍內發生故障時，2#主變高壓側過流I段t2時限保護先動作切除故障，造成越級跳閘事件。之后，1#主變單臺運行時過負荷，1#主變高壓側、低壓側過流I段t1保護動作跳閘，導致停電范圍擴大。為避免類似事件的再次發生，建議根據定值單重新整定并仔細核對2#主變高壓側、低壓側過流Ⅰ段延時t1、t2，嚴格按照規程對保護裝置進行試驗，確保定值整定流程有效閉環。