10KV配线故障继电保护越级跳闸常见原因分析

一、引言

      现场运行中经常会出现10kV配线发生故障时，变压器保护越级跳闸的情况，造成停电范围的扩大。通过对较多实例的分析可以发现其实造成越级跳闸的原因存在着共性，其中很多情况如果事先加以重视并采取适当的措施是完全可以避免的。

      图1为简化的甲站110kV/10kV变压器带10kV负荷的系统接线图，其中501为变压器低压侧断路器，513为10kV配线断路器。在图1的基础上我们对配线故障造成越级跳闸的常见原因进行分析，为了分析方便我们假设故障均发生在513配线。

二、常见越级跳闸事故原因分析

1、电流互感器饱和造成的越级跳闸

      某日变压器低压侧后备保护动作，501断路器跳闸。检查发现故障点在513配线出口，513速断保护保护动作、重合闸动作，513断路器在合位。我们结合录波数据还原了故障过程：513出口故障513速断保护动作跳开513断路器，经重合闸延时513重合闸动作，513断路器重合于永久故障。录波数据显示513短路电流约6.17kA，而513电流互感器变比仅为200/5，故障电流约为电流互感器一次额定电流的30倍。在如此大的故障电流作用下，第一次故障时513保护动作已经很勉强，当再次合闸于故障时,短时间内连续两次经历大故障电流的513间隔电流互感器发生了严重饱和，造成513保护拒动，最终靠变压器低压侧后备保护动作跳开501断路器切除故障。

      电流互感器饱和对继电保护而言是非常致命的问题。一旦电流互感器发生饱和，二次电流就无法正确反映一次电流，甚至发生二次完全没有电流输出的极端情况，从而造成过电流原理的继电保护装置拒动。上面分析的越级事故就完全是因为电流互感器饱和的原因造成的。日常工作中对高压系统的电流互感器饱和问题一般都给以了足够的重视，而对于10kV系统却往往存在忽视的情况，从而造成事故的隐患。早期曾经连续两年的统计，有超过80％10kV越级跳闸都是因为电流互感器饱和的原因造成的。

      分析上面的事故我们会发现电流互感器饱和的根源是由于513间隔电流互感器的变比过低造成的，这一情况由于10kV短路容量迅速增长而日益严重。解决这一问题的根本途径是更换变比更高的与短路容量相适应的电流互感器，避免电流互感器饱和的问题。当然在更换电流互感器之前的一段时间我们可以适当降低继电保护电流定值，尽量减少电流互感器饱和带来的影响。

2、 定值整定错误造成的越级跳闸

       某日变压器低压侧后备保护动作，501断路器跳闸。检查发现故障点在513配线远端，过流保护范围内。513保护未动作，513断路器在合位。事故查找过程中发现问题出现在保护定值整定上。事故前曾下发过两张定值单，要求将513过流保护延时由1.3秒改为1.7秒，同时将与513过流保护配合的变压器低压侧过流保护延时由1.5秒改为2秒。然而在工作中仅将513过流保护的定值进行了更改，这样一来513过流保护延时为1.7秒，而变压器低压侧过流报的延时却仅为1.5秒。当513过流保护范围内发生故障时，变压器低压侧过流保护因延时较短因此抢先动作出口跳闸，形成一次越级跳闸事故。

      定值整定错误的情况较多地发生在继电保护装置现场定值整定的过程中，或者一些意外情况比如时间元件损坏造成的时间定值偏差。但多数情况和上面的例子一样是因为管理不严谨以及工作不认真的原因造成的。

3、 继电保护装置异常造成的越级跳闸

       某日变压器低压侧后备保护动作，501断路器跳闸。故障点在513配线，513保护未动作，513断路器在合位。检查发现513的微机保护装置处于死机状态，该站为综合自动化变电站，但监控系统没有反映513保护处于异常状态。当513故障时513继电保护无法动作，最后造成变压器低压侧后备保护越级跳闸。

      继电保护装置在特定的情况下处于异常状态是不可避免的，关键是在于应该及时的发现并处理。对于微机型保护而言，目前技术条件下实现起来很容易，只要我在日常运行中注意监视就不会出现什么问题。在实际工作中我们往往忽视信号回路的检查，或者是忽视远动点表的管理和对，信号回路的传动和检查往往是一个盲区。工作中我们应加强对信号回路的检查，特别是要注意装置异常、装置报警、装置闭锁等信号的检查。另外对于电磁型的保护我们必须给予足够的重视，因为电磁型保护的设计方案中往往没有直流电源失去的告警回路。鉴于这种情况，我们建议在这种保护中加入监视直流电源用的中间继电器。继电器加在直流电源正负极之间，电源正常时继电器动作。当保护失去直流电源时继电器返回，其常闭接点闭合发直流电源消失的告警信号。

4、调试质量不良造成的越级跳闸事故 

      某日变压器低压侧过流保护动作，501断路器跳闸，变压器保护为继电器组成。检查发现故障点在513配线出口，513保护动作，513断路器跳闸。从故障录波图上我们发现故障发生后513保护跳闸跳开513断路器，故障被切除。然而变压器低压侧过流保护在故障电流消失的情况下没有返回，而是经延时动作跳开501断路器。

      检查中发现变压器低压侧过流继电器接点行程、接点压力、电流返回值均不符合规程要求，特别是返回系数仅为0.5左右。513出口故障时在大电流的作用下，变压器低压侧过流继电器接点闭合，在513保护动作跳开513断路器后10kV母线上的负荷电流仍大于变压器低压侧过流继电器的返回电流，因此在故障消失后变压器低压侧过流保护仍动作跳闸。

      这是一次典型的由于调试质量不良造成的越级跳闸事故，这种情况在电磁型继电器构成的保护装置中相对严重。目前电磁型继电器构成的保护装置在电力系统中基本上已经被微机型保护所取代，但个别还有运行。员工对继电器的了解很少，在校验的过程中往往存在不重视的情况，客观上为设备的安全运行留下了隐患。

5、 一次设备原因造成的越级跳闸

      除了继电保护方面的原因，有些越级跳闸是由于一次设备的原因。比如某此事故发生在513线路，513保护动作跳开513断路器，然而变压器低压侧后备保护也动作了跳开501断路器造成越级跳闸。检查中发现513断路器断口间绝缘被破坏，在513断路器断开后故障电流不能息弧，从而造成变压器低压侧后备保护动作。另外还曾经出现这样的情况，故障发生在10kV配线电流互感器附近。故障电弧发散到电流互感器的另一端，从而在一次上将电流互感器跨接。于是10kV配线的电流保护拒动，只能由变压器低压侧后备保护越级动作跳闸。

      以上是总结现场实际归纳的10kV配线故障造成越级跳闸的几种主要原因，通过对事故根源的把握并针对性的采取措施，相信会大量地减少类似问题的出现。