林州新达焦化10 kV线路断路器保护跳闸原因分析

楚 林

（国网安阳县供电公司，河南安阳 455000）

1 概述

2019 年7 月14 日下午15 点25 左右，林州35 kV土楼变电站10 kV 土焦线路（新达焦化专线）上的用户断路器（土焦3开关）速断保护动作跳闸。保护装置显示动作电流值：A 相1.65 A；B 相18.88 A；C 相20.16 A（电流互感器变比600/5）;保护装置电流速断整定值20 A、时限0 s。经过故障查找，但没有查找到故障点，在了解到同一时段10 kV 土奥线路发生了短路故障，且与土楼变电站的2 台主变是并列运行，随后10 kV 土焦线路送电恢复运行。由于近一年里土焦线路出现多次跳闸现象，只有一次土焦线路过流保护动作是由用户原因造成的，其他几次跳闸都没有找到事故原因。故对本次跳闸事故原因及以前几次跳闸原因进行分析和研判，以保障系统的安全稳定运行。

2 技术参数

2.1 供电系统图

用户提供的供电系统简图如图1。

图1 35 kV土楼变电站及10 kV线路供电示意图

2.2 设备参数

用户提供的主要设备数据：1#变容量20000 kVA，短路电压7.7%。2#变与1#变相同。6 MW 发电机功率因数0.8，超瞬变电抗（饱和）值12.5%。土焦线路长度约1 km,其中YJLV3X240 8.7/15 电缆长0.5 km，JKYLV-240 架空线长0.5 km。土焦1 出口断路器额定开断电流31.5 kA。土焦1 电流互感器型号：LZZBJ9-10-10C2Q/3（600/5 精度：0.5/5P20）。土焦2 电流互感器型号：LZZQB6-10（600/5 精度：0.5/10P）。

图2 土焦线路短路电流计算电抗图

2.3 保护定值数据

用户提供的土焦1 保护定值：（1)差动启动电流2 A；(2)电流I段定值35 A，0 s；(3)电流II段定值5 A，0.3 s。

根据系统简图得到土焦线路短路电流计算电抗图如图2。

取基准容量Sj为100 MVA，则10.5 kV 的基准电流Ij为5.5 kA。

系统电抗X1：由于没有上级变电站和线路的参数,可以根据土焦1 断路器的额定开断电流31.5 kA进行系统短路容量估算。【1】

土焦1断路器的额定遮断容量为：

额定遮断容量Se约等于最大系统短路容量Sxt。

系统电抗X1：

对土焦线路首、末端发生短路故障进行短路电流计算：

土焦线末端d1短路时的回路总电抗X∑1：

六是大力推进节水型社会建设。建立以需水管理为核心、以水权水市场为基础的制度体系，形成有利于节水的体制机制，建立自律式发展模式，大力推行节约用水。在农业领域，把节水灌溉作为一项根本措施，加快大中型灌区和井灌区节水改造，因地制宜大力推广渠道防渗、管道输水、喷灌、滴灌、微灌等高效节水技术，发展旱作节水农业。在工业领域，优化调整区域产业布局，大力发展循环经济，重点抓好高耗水行业节水，严格实施建设项目节水“三同时”制度。在城市生活领域，加强供水和公共用水管理，加快城市供水管网改造，全面推广节水器具，大力增强公众节水意识。

X∑1=X1+X2+X3=0.175+0.385+0.19=0.75

土焦线末端d1短路时由系统提供的短路电流Id1：

土焦线末端d1短路时由发电机提供的短路电流Id1＇：

土焦线首端d2短路时的回路总电抗X∑：

X∑=X1+X2=0.175+0.385=0.56

土焦线首端d2短路时由系统提供的短路电流Id2：

土焦线首端d2短路时由发电机提供的短路电流Id2＇：

3 故障行为分析和改进

3.1 故障分析

2019年7月14日下午保护动作分析：

由于当时土楼变电站的两台主变并列运行，且约在同一时刻1#变下的土奥线路发生了短路故障。我们分析认为在土奥线发生故障时，除了土楼变电站的2 台变压器给故障点提供短路电流外，新达焦化的6 MW 发电机也通过土焦线路和土楼变电站10 kV 母联开关向土奥线路故障点提供了短路电流。

由于发电机容量小，提供的短路电流没有达到土焦1 断路器的速断值（一次电流4200 A），所以土焦1的速断保护并没有动作。也正由于故障没有发生在土焦线路上，所以土焦1 断路器的光纤差动电流保护也没有动作。

3.2 改进方向和策略

为了避免相邻的其他线路发生故障时,土焦3断路器误跳闸。建议用户把土焦3断路器的电流保护改造成带方向的电流保护,方向指向用户侧。

用户提到的近一年里土焦线路土焦1、土焦2断路器（土焦1 保护动作联跳土焦2）出现多次跳闸现象，其中有2 次是线路光差电流保护动作，1 次电流速断保护动作，都没有找到故障原因。

土焦线路在系统最大运行方式下（2 台变压器并列运行）的短路电流计算电抗图如图3。

图3 线路最大运行方式短路电流计算电抗图

变压器电抗X2：

最大运行方式下土焦线首端d2短路时由系统提供的短路电流Id2：

最大运行方式下土焦线末端d1短路时由系统提供的短路电流Id1：

根据最大运行方式和最小运行方式下的首末端电流值我们可以做出土焦线的保护范围图,如图4。

图4 线路保护范围图

从计算结果和保护范围图不难看出，由于线路太短，最大运行方式下的末端短路电流和最小运行方式下的首端短路电流接近，使得电流速断保护没有保护范围。而规程规定：在最小运行方式下，瞬时电流速断保护范围不小于线路全长的15%,这也正是线路装设光纤纵差电流保护的原因。

当前瞬时速断保护定值为35 A，0 s,折算到一次电流值是4200 A,已经超出土焦线路的保护范围了。建议取消瞬时速断电流保护,增加方向限时速断电流保护,方向指向土焦线路侧。增加方向电流III 段保护（按躲过线路的最大负荷电流整定）,方向指向线路侧。

据用户反映，光纤纵差电流保护跳闸的二次动作电流约8 A,折算到一次电流约960 A。如果土焦线路本身发生故障,即便在最小运行方式下两相短路电流也在6000 A（不考虑发电机提供的3000 A 电流）以上,折算到二次大约在50 A以上。为了可靠躲过由于电流互感器型号、误差、特性不一致和其他原因造成光纤纵差保护误动作，建议提高差动保护动作电流值（大于10 A）。

4 结束语

通过分析与计算,提出了改进方向和策略,并及时组织了实施和改进,为线路的安全运行和系统的稳定运行提供了可靠的保证。