一起低壓配電越級跳閘事例分析

張偉明

摘? 要：越級跳閘在電力系統特別是低壓配電系統中，因為保護級配偏差、管理偏差等問題時有發生，發生越級跳閘事件會使故障進一步擴大，給日常安全生產帶來巨大威脅。文章以一起干式變壓器跳閘事件為例，詳細的分析了故障原因、檢查方法以及后續的對策和管理提升手段，可為日常運維管理提供借鑒。

關鍵詞：干式變壓器;照明;越級;跳閘

中圖分類號：TM862? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）08-0071-03

Abstract： In the power system， especially in the low-voltage distribution system， the over-stage trip occurs from time to time because of the protection gradation deviation， management deviation and other problems， which will further expand the fault and bring a great threat to the daily production safety. Taking a dry-type transformer tripping event as an example， this paper analyzes the fault causes， inspection methods and follow-up countermeasures and management promotion measures in detail， which can provide reference for daily operation and maintenance management.

Keywords： dry-type transformer; lighting; overstep; tripping

引言

越級跳閘是指在電力系統發生故障時，應由保護整定優先跳閘的斷路器來切除故障，但因各種原因優先跳閘斷路器未跳閘，由其它斷路器跳閘來切斷故障，造成失電范圍變廣，這種稱為越級跳閘。發生越級跳閘事件會使故障進一步擴大，給日常安全生產帶來巨大威脅。在低壓配電系統中，因為保護配置偏差、斷路器性能偏差以及日常管理偏差等問題容易發生越級跳閘事件。

1 設備基本情況

廠用電壓選擇采用6kV一級電壓，采用動力中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的供電方式。6kV開關柜采用中置式真空氣開關柜或F+C回路柜，對于額定功率小于1000kW的電動機和1250kVA以下的變壓器，供電主回路采用接觸器加熔斷器的方案;等于或大于1000kW的電動機和等于或大于1250kVA的變壓器，供電主回路采用真空斷路器。低壓廠用變壓器的低壓繞組中性點均采用直接接地，低壓變壓器選用環氧樹脂澆注干式變壓器，變壓器電壓比為6.3±2×2.5%/0.4kV，接線組別為D，yn11。380V廠用電系統保護利用低壓空氣開關自身的保護或熔斷器保護。當空氣開關自身的保護不能滿足靈敏度要求時，將單獨裝設二次保護。廠用低壓動力中心進線和饋線開關采用智能電子脫扣器或PC測控單元，包括相間、接地故障及過負荷等保護。照明系統采用380/220V 3相4線交流系統。低壓配電柜采用抽出式開關柜。400V動力中心進線、饋線回路采用框架空氣斷路器。

事件有關系統如下：石膏脫水樓照明箱電源引自380V脫硫公用MCC，380V脫硫公用MCC電源引自380V脫硫1A PC段母線，PC段對應的上級為#1脫硫變。#1脫硫變為采用SCB10-1600/6.3型干式變壓器，高低壓側額定電流為183.3A/2886.8A，其對應6kV開關以及380V脫硫1A PC段進線開關采用綜合保護配置，石膏脫水樓照明箱電源抽屜開關使用TM63D型塑殼斷路器，就地照明配電箱總空氣開關采用C65N型50A三相空氣開關。

2 事件回顧

事件發生時運行人員在監盤中發現DCS發出#1脫硫變跳閘報警，#1脫硫變開關顯示在分閘位置，立即對現場相關設備進行排查，主要情況為：6kV #1脫硫變開關跳閘，綜保報“低側零序保護”，零序電流為2.02A（見圖1）;脫硫1A PC段進線開關跳閘（高壓側跳閘連跳低壓側開關），脫硫1A PC段母線失電，綜保無告警;脫硫公用MCC電源開關在合閘位置，綜保無告警;脫硫MCC段石膏脫水樓照明箱電源抽屜開關在合閘位置，未脫扣;就地照明箱總空氣開關在分閘位置（見圖2），其余支路小空氣開關均在合閘位置?，F場詢問在#1脫硫變跳閘對應時間點，存在人員對石膏脫水樓照明箱電源總空氣開關進行送電操作（見圖2），后續檢查石膏脫水樓樓梯間照明支路絕緣低。

3 處理過程

系統存在零序保護動作首先考慮的是系統是否有接地故障產生，應對系統涉及的高、低壓設備進行全面檢查，逐個排除，確認故障點。針對本次事件主要對脫硫干式變壓器、380V PC段母線、脫硫MCC段、石膏脫水樓照明箱電源抽屜開關以及就地照明配電箱等一次原件進行檢查并對相關二次設備、保護定值進行核查。

3.1 對#1脫硫干式變進行檢查

（1）檢查干式變外觀正常，各元器件完好;

（2）檢查干式變高低壓側接頭無明顯過熱燒灼痕跡，配電室內無焦味;

（3）使用2500V搖表測量干式變絕緣，高壓側對地為40GΩ，低壓側對地∞，高壓側相間0MΩ，低壓側相間0MΩ，高低壓側間70GΩ，絕緣合格。

3.2對380V脫硫1A PC段母線進行檢查

（1）對干式變低壓側至進線開關母排進行外觀檢查，未發現異常。

（2）對脫硫1A PC段進線開關進出線進行外觀檢查，未發現異常。

（3）對各列開關柜后母排進行外觀檢查，未發現異常。

（4）退出脫硫1A PC段進線開關，測量母線對地絕緣為500MΩ，絕緣合格。

3.3 對380V脫硫MCC段石膏脫水樓照明箱電源抽屜開關進行檢查

（1）對TM63D型脫扣器外觀檢查，未發現異常。

（2）對進出線接頭進行檢查，未發現過熱痕跡。

（3）測量開關柜內接頭絕緣正常，直阻正常。

3.4 對就地照明配電箱檢查

（1）總空氣開關上下接頭無過熱痕跡，下級分支空氣開關（單級）無跳閘。

（2）測量就地照明配電箱至脫硫MCC段抽屜開關電纜絕緣為1.7MΩ，合格。

3.5 對二次設備進行檢查

（1）6kV #1脫硫變開關低壓側零序過流定值為2A/0.5s，外置零序CT變比為750/1，投跳;現場檢查綜保動作電流為2.02A，達到零序過流動作值，保護正確動作。

（2）脫硫01A PC段工作電源開關綜保接地保護定值為100%/0.4s，額定電流為2312A，采樣方式為軟件合成，投告警。MT開關（In=3200A）MIC5.0脫扣器定值長延時為0.9/8s，短延時為5/0.4s，I2t=OFF，瞬時過流保護未投入。接地電流未達到MT開關脫扣定值，保護未動作屬于正確行為。

（3）脫硫公用MCC電源一開關綜保接地保護定值為100%/0.2s，額定電流為615A，采樣方式為漏電互感器采樣，實際未接線，不起作用。MT開關（In=1000A）MIC5.0脫扣器定值長延時為0.8/8s，短延時為5/0.2s，I2t=OFF，瞬時過流保護未投入。接地電流未達到MT開關脫扣定值，保護未動作屬于正確行為。

（4）石膏脫水樓照明箱電源抽屜開關TM63D型塑殼斷路器長延時定值為50A，瞬時過流Im定值為500A（不可調）。

（5）就地照明配電箱總空氣開關為C65N型，額定電流為C50的三相空氣開關。

4 原因分析

根據現場檢查情況結合期間人員作業情況，判斷本次脫硫變跳閘的直接原因為人員對石膏脫水樓就地照明配電箱空氣開關進行送電，送電后由于照明支路接地，接地電流為1500A，持續時間0.5s，而上級石膏脫水樓照明箱電源抽屜開關塑殼斷路器未脫扣，造成6kV #1脫硫變開關低壓側零序保護動作跳閘。石膏脫水樓就地照明配電箱總空氣開關為C65N型C50A空氣開關，送電時下級分支接地，空氣開關雖脫扣，但脫扣時間較長，造成接地電流持續0.5s，造成上級開關跳閘。經現場對石膏脫水樓照明箱電源抽屜開關型塑殼斷路器進行檢查，初步判斷為塑殼斷路器故障（暫無條件檢測），該開關在1500A的接地電流下，瞬時過流保護Im未動作，造成越級跳閘。由于脫硫區域低壓綜保不可靠，綜保裝置配套的CT為漏電互感器，對接地保護無直接保護作用，綜保漏電保護可調整定值為10mA-1000mA，若負載不對稱達到1A即會跳閘，因此不滿足現場對零序保護功能要求，該裝置投產至今多次出現運行中切換至“保護模式”，通訊故障等，裝置可靠性不高，后續擬進行換型改造。

而石膏脫水樓樓梯間照明支路小空氣開關未跳閘原因可能如下：空氣開關，又名空氣斷路器，是斷路器的一種，是一種只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關，空氣開關是低壓配電網絡和電力拖動系統中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護功能于一身。除能完成接觸和分斷電路外，還能對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，同時也可以用于不頻繁地啟動電動機。小空氣開關故障時未跳閘最可能的原因