一起典型的主變低后備保護動作分析

武冠英

(江蘇省電力公司無錫供電分公司，江蘇 無錫 214000)

1 引言

隨著電力系統的不斷發展，電纜線路在電網中的使用逐漸普及，而相應的二次保護裝置并不一定適合特定情況及特殊故障類型的判別，往往會因為一二次設備的更新換代不同步導致電網故障。適時的更新與電網發展相適應的保護裝置，以及采取合理的保護判別邏輯，對提升供電可靠性和保障電力系統穩定有重要作用。本文針對一起因電纜間歇性放電導致不滿足線路保護動作邏輯而致使主變低后備保護動作的實例，分析了應如何恰當地設置主變低后備保護及線路保護動作邏輯，提出了相應的防范措施，為今后防范可能發生的類似情況提供了方法。

2 主變低后備保護及線路保護簡介

110kV變壓器的中低壓側應配置過電流保護，作為相間后備保護，用于反映變壓器外部故障引起的過電流，同時作為變壓器內部故障的后備，一般為三段，其中Ⅰ段、Ⅱ段可帶方向，Ⅲ段無方向。主變中低壓側復合電壓閉鎖過流保護是中低壓母線主保護和線路保護的后備。主變20kV/10kV側后備保護動作后第一時限跳開分段斷路器，第二時限跳閘開關變次總斷路器；35kV側后備保護動作后，通常是第一時限跳開分段斷路器，第二時限跳開主變35kV次總開關，第三時限跳主變三側開關。主變保護選跳斷路器以變電所定值整定單為準。

在當前變電站系統，35kV線路保護的基本配置通常為：三階段式電流保護以及三相一次重合閘，另外，有些線路還設有低周/低壓保護、零序保護、小電流選線功能；母聯斷路器設有過流保護。三階段式電流保護電流均采樣于本線路電流互感器，能反映本線路各種相間故障，跳開本線路斷路器；35kV線路零序保護一般用于小電阻接地系統，采樣于本線路電流互感器，能反映單相接地故障，延時跳開本線路斷路器。

在線路保護本身保護裝置或斷路器拒動的情況下，保護的選擇性將不再滿足，將由變壓器后備保護動作切除故障，但會導致主變跳閘，引發大面積停電。

3 案例分析

3.1 故障概述

2020年1月9日，220kV仿真變正常方式運行中，1號主變35kV側601開關掛于35kV I母運行，35kV分段開關610處于分位備投狀態。16時44分07秒，1號主變兩套保護低后備零序過流一、二段動作，跳開1號主變35kV 側601開關，無其他保護動作。

3.2 保護動作情況

本站1號主變兩套保護型號為CSC-3260，該系列保護裝置通常配置了兩段復壓過流保護，其中Ⅰ段帶方向，方向可投退，指向可整定、復壓可投退，設 3 個時限；Ⅱ段不帶方向、復壓可投退，設 3 個時限。該型號保護裝置具體保護配置參考表1所示。

表1 主變低后備保護配置情況

保護顯示16時44分07秒低壓側零序電流1段T1出口，動作時間1231ms，動作電流3I0=4.063A；低壓側零序電流2段T1出口，動作時間1531ms，動作電流3I0=4.063A。

1號主變低壓側零序電流1段1時限定值：動作電流1.25A，動作時間1.2s；零序電流2段1時限定值：動作電流1.25A，動作時間1.5s。故障時刻動作報告如圖1所示。

圖1 故障時刻主變保護動作記錄

經檢查，掛于35kV I母線下的35kVCB685線路保護有異常啟動信息，該線路保護型號為NSR610R，保護記錄顯示，在主變保護動作前，線路保護零序過流一、二段有多次啟動和返回。35kV其他線路保護均無啟動記錄。

35kVCB685線零序過流1段電流定值2.5A，時間0.6s；零序過流2段1A，時間0.9s。保護記錄如圖2所示。

圖2 故障時刻線路保護動作記錄

3.3 故障分析

調取現場故障錄波圖如圖3所示。

圖3 故障錄波圖

從波形中看出，A相電壓波形跌落，A相電流波形突增且零序電流突增,可以看出本次故障是1號主變低壓側及外部發生A相接地故障。而35kV其他線路保護均無啟動記錄，僅CB685線保護有頻繁啟動和返回動作記錄，因此初步判定在35kVCB685出線上發生了間隙性放電故障。

對該站主變保護來說，根據波形計算，故障發生時零序電流已超過其整定值，且持續時間為1.59s，由于主變保護CSC-326的保護動作計時原理為保護啟動后電流低于動作定值持續超過兩周波則保護返回，雖然在故障電流持續時間內零序電流波形存在較多間斷，但間斷均未超過兩周波，所以在間斷處零序過流保護計時器持續計時沒有返回，因此對主變保護來說感受到故障持續時間超過1.5s(零序II段動作時間)，滿足其零序一、二段出口條件，主變保護低壓側后備保護動作正確。

對線路保護來說，NSR610R計時原理為保護啟動后一旦電流采樣達不到動作定值則瞬時返回，因此在零序電流間斷處保護裝置計數器清零。由于裝置感受到的持續故障沒有一次超過0.6s(零序I段動作時間)，因此雖然零序電流采樣超過定值，但由于持續時間達不到定值，保護無法動作，因此線路保護最終未動作。后經輸電部門檢查發現35kVCB685出線用戶側電纜放電擊穿，也驗證了故障點判斷。

4 結語

綜合上述故障分析可以看出，在本次故障模式下，該站主變保護、線路保護均正確動作，動作行為符合各自的邏輯原理，但綜合來看，現場保護動作造成故障越級跳閘，保護失去選擇性，致使主變低后備保護動作，停電范圍擴大。根據現場運行經驗，隨著電纜線路不斷普及，今后電纜故障間歇性放電情況可能逐漸增多，建議在今后的35kV出線的線路保護中要求廠家配置相應的保護返回判據邏輯，以避免擾動、間歇性放電等原因使保護瞬時返回從而導致線路保護無法及時跳閘；進而避免保護動作失去選擇性；變電站運檢人員應結合定值整定管理等相關規定，做好站內設備排查，逐步做好該類問題改造工作，避免同類型問題再次發生。