一起站用变保护动作行为分析及改进措施

陈强，周小鹏

（1.广西大学，广西　南宁　530004；2.中国南方电网超高压输电公司百色局，广西　百色　533000）



一起站用变保护动作行为分析及改进措施

陈强1，周小鹏2

（1.广西大学，广西南宁530004；2.中国南方电网超高压输电公司百色局，广西百色533000）

〔摘 要〕介绍了一起500kV变电站站用电系统相间短路跳闸的事件，通过保护动作行为的分析和保护定值的复核，确定防小动物措施不健全是站用变跳闸的直接原因，400V低压开关灭弧能力不足及保护时间整定级差过小是造成越级跳闸的原因；最后提出了针对性的防范和改进措施。

〔关键词〕站用变；继电保护；动作分析；定值整定

0　引言

站用变供电系统作为保证站内电气设备安全、可靠运行不可或缺的一个重要环节，却往往受不到足够重视；特别是在220kV及其以上的变电站，因小动物、定值级差配合不合理等原因引起的变电站设备事故时有发生。2014-11-03，某500kV变电站因防小动物措施不健全，导致1只老鼠爬上0号站用变10kV侧套管，进而造成站用变高压侧B，C相间短路跳闸。

1　事件经过

该500kV变电站站用电系统正常运行时如图1所示，1，2号站用变分别带380V中央Ⅰ，Ⅱ段运行，1ZK，2ZK，G2在合位，3ZK，1DL在分位，4ZK不使用（已经用硬线短接），2号站用变324开关合位，经备用段母排与0号站用变相连，0号站用变处于由低压侧提供电压的空载状态。

2014-11-03T22：13，2号站用变324，2ZK开关跳闸。故障前站内无任何检修工作，故障后现场检查324，2ZK开关均在分闸位置，2号站用变、380V中央Ⅱ段母线未发现异常。2号站用变保护RCS-9621AⅡ动作信息如下：

（1）装置面板“跳闸”红灯亮；

（2）22：13：19：418，站用变保护启动；

（3）22：13：19：925，BC相间短路，短路电流0.19A，保护过流Ⅱ段启动。

图1　500kV变电站站用电系统

从故障录波图及保护报文可知，系统发生了B，C相间短路，站用变保护过流Ⅱ段启动约500ms后，保护出口跳闸。事件发生后，运维人员首先对2号站用变至2ZK开关间的全部设备进行了检查，未发现异常；然后对2ZK开关动、静触头相间绝缘和相对地绝缘进行检测，测得其静触头（2ZK开关上端）B，C相间绝缘电阻低于2 MΩ，其他绝缘电阻均大于50 MΩ。解体检查2ZK开关，发现开关三相断开，但B，C相静触头有电弧烧蚀的痕迹。擦去电弧烧蚀痕迹后，再重测B，C相间绝缘和相对地绝缘，绝缘恢复良好。之后检查2ZK开关事件记录，发现2ZK开关曾流过了2 266 A的大电流，说明2ZK开关切断了故障电流，短路故障应是发生在该开关之后的回路。

对备用段母线至0号站用变的连接设备进行检查发现，0号站用变10kV侧进线套管上端的铝排上有放电造成的闪络痕迹，C相套管上有小动物的脚印，地上有1只被电死的老鼠，且老鼠身体后半部分烧灼严重。因此，判断0号站用变10kV侧进线B，C相由老鼠尾巴尖端至老鼠尾巴根部形成放电回路，进而导致相间短路。

2　保护动作行为分析

本次跳闸事件的直接原因为老鼠爬上0号站用变10kV侧套管，造成站用变高压侧B，C相间短路。但因1DL在断开位置，且故障点发生在0号站用变10kV侧进线套管和进线CT之间（见图1），因此0号站用变10kV侧CT无故障电流通过，0号站用变保护没有动作。经查阅，2号站用变保护过流I段定值为0.6A，0s；过流Ⅱ段定值为0.05A，0.5s。2ZK开关本体保护过流Ⅰ段定值为8 000A，0s；过流Ⅱ段定值为2 259A，0.3s。根据整定值及短路电流记录值（0.19A）判断：短路故障发生后，正常情况下应由2ZK智能开关跳开切断故障电流，而不应由2号站用变过流Ⅱ段保护切除故障。2号站用变参数如表1所示。

根据Q/CSG110037—2012《南方电网10kV-110kV系统继电保护整定计算规程》、《超高压输电公司继电保护整定业务指导书》的要求，对2号站用变保护、2ZK定值进行重新校验。同时，根据规程规定400V进线、联络开关仅投入过流延时段（包括长延时和短延时）。短延时整定原则如下：

上式中，Iemin取开关额定电流（1 600 A）与2号站用变压器额定电流（721.7 A）中较小值，故Iemin= 721.7A；K为可靠系数，取1.5。因此，2ZK开关过电流保护Ⅱ段定值IL=K×Iemin=721.7 A×1.5= 1 082.55A，其动作时间t0=0.3s。经核算，2ZK开关过电流保护Ⅱ段原整定值（2 259A）偏大。故障时，流过2ZK开关的短路电流约为0.19×300×35÷0.4=4 987.5A（2ZK智能开关事件记录显示跳闸电流2 266A不准确），大于原整定值，故2ZK智能开关过流Ⅱ段保护动作，启动2ZK开关跳闸。

表1　2号站用变参数

另外，根据前述有关继电保护整定计算规程及业务指导书要求，2号站用变保护过流Ⅱ段动作时间t2应与2ZK开关过电流保护Ⅱ段t0配合，级差为0.3-0.5s。而现级差仅为0.2s，明显偏短。结合检查发现的2ZK开关B，C相静触头的电弧烧蚀痕迹，可以推断在2ZK开关跳闸时，触头间的电弧未能及时熄灭，延长了故障电流持续时间，且短路电流二次值大于2号站用变保护过流Ⅱ段定值，故2号站用变过流Ⅱ段保护在达到动作时间0.5 s时出口，跳开站用变324开关。

综上，2号站用变保护因2ZK开关灭弧能力不足而动作切除短路故障，动作行为是正确的，但保护定值的整定还不够规范，特别是2号站用变保护过流Ⅱ段动作时间t2与2ZK过电流保护Ⅱ段t0级差偏小，导致了越级跳闸。

3　改进措施

（1）认真落实防小动物事故的各项措施，开展针对小动物的危害辨识和风险评估工作，并细化到防小动物措施巡视表单中。

（2）该站10kV/0.4kV系统的导体及母线未采用绝缘护套，易造成接地或相间短路故障。400V智能开关灭弧能力未能满足短路容量要求，且故障跳闸时没有跳闸指示，需加强对站用变等基础设备的维护改造工作。

（3）根据前述有关继电保护整定计算规程和业务指导书，对所有自整定定值单进行梳理，重新整定2ZK开关本体及站用变保护定值，确保保护整定值满足规程规范要求。同时，应特别注意对400V智能开关开灭弧能力的调研评估，对于不满足系统安全运行要求的设备，采取必要的改造措施。

参考文献：

1 耿鹏.变电站站用变保护问题的探讨［J］.华中电力，2009，22（2）：84-85.

2 谭荣均，彭勤建.变电站防范小动物引起设备事故的措施［J］.内蒙古电力技术，2002，20（4）：48-50.

收稿日期：2015-10-22；修回日期：2016-02-18。

作者简介：

陈强（1991-），男，助理工程师，主要从事电力系统继电保护工作，email：chenqiang@ehv.csg.cn。

周小鹏（1986-），男，助理工程师，主要从事电力系统继电保护工作。