一起典型的主變低后備保護(hù)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(tǒng)的不斷發(fā)展，電纜線路在電網(wǎng)中的使用逐漸普及，而相應(yīng)的二次保護(hù)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?yàn)橐欢卧O(shè)備的更新?lián)Q代不同步導(dǎo)致電網(wǎng)故障。適時的更新與電網(wǎng)發(fā)展相適應(yīng)的保護(hù)裝置，以及采取合理的保護(hù)判別邏輯，對提升供電可靠性和保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定有重要作用。本文針對一起因電纜間歇性放電導(dǎo)致不滿足線路保護(hù)動作邏輯而致使主變低后備保護(hù)動作的實(shí)例，分析了應(yīng)如何恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置主變低后備保護(hù)及線路保護(hù)動作邏輯，提出了相應(yīng)的防范措施，為今后防范可能發(fā)生的類似情況提供了方法。

2 主變低后備保護(hù)及線路保護(hù)簡介

110kV變壓器的中低壓側(cè)應(yīng)配置過電流保護(hù)，作為相間后備保護(hù)，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(nèi)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(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)是中低壓母線主保護(hù)和線路保護(hù)的后備。主變20kV/10kV側(cè)后備保護(hù)動作后第一時限跳開分段斷路器，第二時限跳閘開關(guān)變次總斷路器；35kV側(cè)后備保護(hù)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(guān)，第三時限跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。主變保護(hù)選跳斷路器以變電所定值整定單為準(zhǔn)。

在當(dāng)前變電站系統(tǒng)，35kV線路保護(hù)的基本配置通常為：三階段式電流保護(hù)以及三相一次重合閘，另外，有些線路還設(shè)有低周/低壓保護(hù)、零序保護(hù)、小電流選線功能；母聯(lián)斷路器設(shè)有過流保護(hù)。三階段式電流保護(hù)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(hù)一般用于小電阻接地系統(tǒng)，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(hù)本身保護(hù)裝置或斷路器拒動的情況下，保護(hù)的選擇性將不再滿足，將由變壓器后備保護(hù)動作切除故障，但會導(dǎo)致主變跳閘，引發(fā)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(yùn)行中，1號主變35kV側(cè)601開關(guān)掛于35kV I母運(yùn)行，35kV分段開關(guān)610處于分位備投狀態(tài)。16時44分07秒，1號主變兩套保護(hù)低后備零序過流一、二段動作，跳開1號主變35kV 側(cè)601開關(guān)，無其他保護(hù)動作。

3.2 保護(hù)動作情況

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

表1 主變低后備保護(hù)配置情況

保護(hù)顯示16時44分07秒低壓側(cè)零序電流1段T1出口，動作時間1231ms，動作電流3I0=4.063A；低壓側(cè)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(cè)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(hù)動作記錄

經(jīng)檢查，掛于35kV I母線下的35kVCB685線路保護(hù)有異常啟動信息，該線路保護(hù)型號為NSR610R，保護(hù)記錄顯示，在主變保護(hù)動作前，線路保護(hù)零序過流一、二段有多次啟動和返回。35kV其他線路保護(hù)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(hù)記錄如圖2所示。

圖2 故障時刻線路保護(hù)動作記錄

3.3 故障分析

調(diào)取現(xiàn)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(cè)及外部發(fā)生A相接地故障。而35kV其他線路保護(hù)均無啟動記錄，僅CB685線保護(hù)有頻繁啟動和返回動作記錄，因此初步判定在35kVCB685出線上發(fā)生了間隙性放電故障。

對該站主變保護(hù)來說，根據(jù)波形計算，故障發(fā)生時零序電流已超過其整定值，且持續(xù)時間為1.59s，由于主變保護(hù)CSC-326的保護(hù)動作計時原理為保護(hù)啟動后電流低于動作定值持續(xù)超過兩周波則保護(hù)返回，雖然在故障電流持續(xù)時間內(nèi)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(hù)計時器持續(xù)計時沒有返回，因此對主變保護(hù)來說感受到故障持續(xù)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(hù)低壓側(cè)后備保護(hù)動作正確。

對線路保護(hù)來說，NSR610R計時原理為保護(hù)啟動后一旦電流采樣達(dá)不到動作定值則瞬時返回，因此在零序電流間斷處保護(hù)裝置計數(shù)器清零。由于裝置感受到的持續(xù)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(xù)時間達(dá)不到定值，保護(hù)無法動作，因此線路保護(hù)最終未動作。后經(jīng)輸電部門檢查發(fā)現(xiàn)35kVCB685出線用戶側(cè)電纜放電擊穿，也驗(yàn)證了故障點(diǎn)判斷。

4 結(jié)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(hù)、線路保護(hù)均正確動作，動作行為符合各自的邏輯原理，但綜合來看，現(xiàn)場保護(hù)動作造成故障越級跳閘，保護(hù)失去選擇性，致使主變低后備保護(hù)動作，停電范圍擴(kuò)大。根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(hù)中要求廠家配置相應(yīng)的保護(hù)返回判據(jù)邏輯，以避免擾動、間歇性放電等原因使保護(hù)瞬時返回從而導(dǎo)致線路保護(hù)無法及時跳閘；進(jìn)而避免保護(hù)動作失去選擇性；變電站運(yùn)檢人員應(yīng)結(jié)合定值整定管理等相關(guān)規(guī)定，做好站內(nèi)設(shè)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(fā)生。