一起10kV线路过流保护误动事故的原因分析与处理措施

刘涛 闵喜艳

摘要：针对一起10 kV线路过流保护误动事故进行了详细分析，通过Web历史事项查询和继电保护装置动作报文分析，查找出了引发事故的原因，结合故障计算结果，提出了防止此类事故发生的措施。

关键词：过流保护;误动;方向;故障计算

1 事故概况

1.1    事故前运行方式

某双侧电源供电的35 kV变电站B的主接线图如图1所示。35 kV线路XL1为变电站B的电源进线，35 kV线路XL2为径流式水电站C的并网线路。BA为35 kV电源进线开关，BC为35 kV电站C并网专线开关。线路XL1、XL2运行，1#、2#主变并列运行，5条10 kV线路运行。其中，10 kV线路1、线路2、线路3分别为1#、2#、3#径流式水电站的专线并网线路，线路4、线路5为农网线路。

1.2    事故经过

2020-02-23T10：29，35 kV變电站B的BC开关电流II段保护动作跳闸，同时该站10 kV线路1电流II段保护动作跳闸。运行人员分别联系电站C和电站1，得知电站均已解列，且经巡视站内均无异常。

经相关单位巡线发现，35 kV线路XL2和10 kV线路1均无异常。2020-02-23T13：20，10 kV线路1试送成功且运行正常。2020-02-23T13：25，35 kV线路XL2试送成功且运行正常。

2 设备参数及保护配置

2.1    设备参数

35 kV变电站B的35 kV母线正序等值阻抗标幺值分别为：电力系统最大运行方式1.151 4、电力系统最小运行方式1.473 5，基准容量为100 MVA。1#主变容量为6.3 MVA、阻抗电压为7.33%，2#主变容量为5 MVA、阻抗电压为7.02%。1#、2#主变额定电压比均为38.5/10.5 kV，接线方式均为Y/△-11。

2.2    保护配置

（1）因35 kV线路XL1、XL2均为双侧电源线路，为确保各级保护动作的选择性，防止保护误动，35 kV线路XL1、XL2均采用方向电流保护方式[1]。由于35 kV线路XL1、XL2均未安装线路PT，无法实现线路两侧检同期或检无压的重合闸方式，为防止非同期合闸损坏设备，故35 kV线路XL1、XL2各侧保护重合闸均退出。

（2）1#、2#主变均配置过电流保护作为变压器、10 kV母线以及10 kV出线的后备保护，保护定值按躲过主变各侧的额定电流来整定[2]，且保护不带方向性。因时间级差不够分配，高后备、低后备过流I段时限无级差。

（3）10 kV出线均配置阶段电流保护，过流I段定值按躲过本线路末端最大三相短路电流来整定，过流II段定值按躲过本线路最大负荷电流来整定[2]，且过流I段、过流II段保护均不带方向性。因10 kV线路1、线路2、线路3均未安装线路PT，故重合闸均退出。

保护配置如图2所示。

相关人员通过对35 kV变电站B的各级保护定值进行校核得知，各级保护定值的整定与配合均正确无误。

3 事故分析

3.1    实时负荷查询

故障发生时，35 kV线路XL2及10 kV线路1、线路2、线路3实时负荷的查询结果如表1所示。

因B站各并网水电站均为径流式电站，且处于枯水期，发电量急剧下降，仅10 kV线路1上并网的电站1出力大于50%。

根据BA开关及线路1过流II段保护电流定值，可排除35 kV线路XL2及10 kV线路1过电流跳闸的可能。

3.2    Web历史事项查询

查询Web历史事项如下：

（1）2020-02-23T10：29：46.966，35 kV变电站B全站告警并动作;10：29：46.966，线路XL2保护装置报警并动作;10：29：46.975，线路XL1保护装置报警并动作。

（2）2020-02-23T10：29：47.030，变电站B 35 kV工作母线A、B相电压及AB线电压越操作下限（A相电压11.122 kV、B相电压10.59 kV、AB线电压1.808 kV），可知故障相别为A、B相。10：29：47.030，变电站B 10 kV工作母线A、B相电压及AB线电压越操作下限（A相电压4.804 kV、B相电压4.865 kV、AB线电压5.206 kV），可知故障相别为A、B相[3]。

（3）2020-02-23T10：29：47.069，变电站B 10 kV线路1过流Ⅱ段出口动作;10：29：47.098，变电站B 线路1开关分;10：29：47.104，变电站B线路1过流Ⅱ段出口复位;10：29：47.358，变电站B线路XL2过流Ⅱ段出口动作;10：29：47.394，变电站B线路XL2 BC开关分;10：29：47.422，变电站B线路XL2过流Ⅱ段出口复位。

分析可知：线路1过流Ⅱ段出口动作289 ms后，线路XL2过流Ⅱ段出口动作;线路1开关分296 ms后，线路XL2 BC开关分。

（4）2020-02-23T10：29：47.408，线路XL1保护装置报警，复位;10：29：47.413，变电站B线路XL2保护装置报警，复位;10：29：47.413，变电站B全站告警，复位。

（5）2020-02-23T10：29：47.720，变电站B 35 kV工作母线A、B、C相电压及AB线电压越操作下限恢复（A相电压21.13 kV、B相电压21.185 kV、C相电压19.238 kV、AB线电压36.343 kV）;10：29：47.720，变电站B 10 kV工作母线A、B、C相电压及AB线电压越操作下限恢复（A相电压5.412 kV、B相电压5.556 kV、C相电压5.379 kV、AB线电压9.657 kV）。

3.3    事故报文信息

BC开关保护动作报文、线路1开关保护动作报文分别如图3、图4所示。

3.3.1    BC开关保护动作报文分析

BC开关过流Ⅱ段动作时的故障电流Ip_Max=56.546/1 131 A，35 kV母线电压降低Upp_Max=86.941 V，出现零序电流、零序电压，3I0_Ext=38.011 A，3U0_Cal=5.883 V，故障相别为A相。

3.3.2    线路1开关保护动作报文分析

线路1开关过流Ⅱ段动作时的故障电流Ip_Max=7.841/313.64 A，10 kV母线电压降低Upp_Max=96.539 V，出现零序电流、零序电压，3I0_Ext=0.003 A，3U0_Cal=2.494 V，故障相別为A相。

对于35 kV及以下小电流接地系统的测量回路以及除差动保护外的保护回路，电流互感器二次回路接线方式采用两相不完全星型接线方式。通常两只电流互感器装于A、C相，B相无电流互感器。综合可知，故障相应为A、B相。

35 kV线路XL2、10 kV线路1的A、B两相电流增大，A、B两相电压降低，且出现零序电流、零序电压，可判断发生了A、B两相接地短路故障。

3.4    保护动作分析与评价

3.4.1    故障计算

在10 kV线路1的线末进行短路故障计算，线路1线末电力系统的最小运行方式两相短路电流Imin=780 A，远大于本次事故中线路1流过的短路电流Ip_Max=7.841/313.64 A，从而可知线路1流过的短路电流不是由系统电源所提供，而是由该线路并网小电源所提供。据此亦可判断出故障点并不在线路1上，应该在35 kV线路XL2上。

3.4.2    10 kV小电源侧保护动作分析

由10 kV线路1保护动作报文可知，线路1流过的短路电流为Imax=7.841/313.64 A，达到了线路1过流II段保护电流定值（6.6/264 A），而未达到线路1过流I段电流定值（36/1 440 A），故线路1过流II段保护启动，经0.2 s延时后过流II段保护动作出口跳开线路1开关。

线路1过流II段保护动作出口跳开线路1开关后，隔离了线路1上由电站1向35 kV线路XL2提供的短路电流。

因流过1#、2#主变的故障电流未达到主变高、低后备过流I段定值，故1#、2#主变保护均未启动。

3.4.3    35 kV系统电源侧保护动作分析

35 kV线路XL2故障时，35 kV线路XL2 BC开关、35 kV线路XL1 BA开关均流过短路电流，是由系统电源所提供的较大的短路电流，同时，35 kV变电站B 10 kV并网电站对BC开关流过的短路电流也起到了一定的助增作用。

由BC开关保护动作报文可知，线路XL2流过的短路电流为Ip_Max=56.546/1 131 A，达到了BC开关过流II段保护电流定值5.43/109 A，而未达到过流I段电流定值67.8/1 356 A，且电流方向由母线流向线路，故BC开关过流II段保护启动，经0.5 s延时后BC开关过流II段保护出口跳开BC开关，故障随之得以彻底切除。

因BA开关保护流过的短路电流方向由线路流向母线，故BA开关保护装置仅报警，而过流II段保护并不会启动。

3.4.4    保护动作评价

综合上述分析可知，35 kV线路XL2发生不明原因瞬时两相接地短路故障时，BC开关过流II段保护应动而动，应评价为正确动作。10 kV线路1过流II段保护不应动而误动，应评价为不正确动作[4]。

4 结语

35 kV线路XL2发生短路故障时，因10 kV线路1上并网电站1出力达到79.6%，接近电站1的最大运行方式，使得线路1流过的短路电流大于其过流II段电流定值。由于线路1阶段电流保护不带方向性，从而导致线路1过流II段保护误动。

对于并网电站装机较大的10 kV线路1、线路2和线路3应配置方向过电流保护装置，以防止保护误动。此外，并网电站应根据调度部门的要求，开展涉网设备保护定值的复算与校核工作，以确保发电厂和电网保护配合无误。

[参考文献]

[1] 国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2] 3～110 kV电网继电保护装置运行整定规程：DL/T 584—2007[S].

[3] 景敏慧.电力系统继电保护动作实例分析[M].北京：中国电力出版社，2012.

[4] 电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程：DL/T 623—2010[S].

收稿日期：2020-06-30

作者简介：刘涛（1974—），男，陕西安康人，工程师，研究方向：调度运行管理。

闵喜艳（1986—），女，陕西安康人，硕士，工程师，研究方向：继电保护整定计算及定值管理。