宁波钢铁电力系统越级跳闸分析及解决对策

白宗正+王孝和

摘 要： 本文簡单介绍了宁波钢铁有限公司设计之初选择的微机保护采样原理，并针对宁波钢铁有限公司在使用微机型继电保护过程中出现的越级跳闸事故进行了分析，提出了一些对保护的设计选型、升级的建设性意见，对有效解决微机保护拒动、误动，提供了自己的思路，供广大专业技术人员参考和研究。

关键词：微机保护；采样；越级跳闸

宁波钢铁有限公司在2003年进行10kV电力系统馈出线保护设计之初选择的是清华紫光的DCAP-3000（V2.0D）保护，该线路保护在公司2007年投产后很长一段时间内基本达到了设计目标，确保了10KV电力系统的稳定，但随着宁钢电力系统负荷的不断增大，原有的继电保护已不能够与系统日益增长的短路容量相匹配，最终引发了一些越级跳闸的事故，给公司生产带来了严重的影响。

事故一：2010年1月11日21：33 烧结区域变2#主变10KV低后备过流Ⅰ段动作，烧结2#主变二次开关112跳闸，Ⅱ段母线馈出开关均无跳闸，烧结Ⅱ段母线失电，引起大面积停电。后经检查发现，此次事故由于下级变电所北仑料场开关站Ⅱ段变压器6TM2高压侧有小猫窜入导致相间短路引起。

事故二：2015年7月15日16：55 炼钢区域变1#主变低后备过流I段动作，炼钢区域变1#主变二次开关611跳闸，甬钢变220kV线路保护、母联保护及1#主变保护启动。Ⅰ段母线馈出开关均无跳闸，炼钢区域变10kV I段母线失电。后经检查，此次事故由下级变电所中央水处理，3#送水泵电机接线盒内凝露绝缘降低，发生三相弧光接地短路引起。

以上两起事故均造成了大范围的停电，对公司生产造成了影响，而因此专业技术人员对事故的类型和保护动作的情况进行了详细的分析，结合相关专业人员的研究观点，提出了解决措施和解决此类事故的思考方向。

首先，介绍一下DCAP-3000型微机保护的采样结构及幅值的简要计算，目前市场上正在使用的主流产品采样结构基本与此相同：

交流输入采样途径：一次测量使用大电流CT→DCAP-3000内部小电流CT（隔离变换）→低通幅值滤波→A/D转换（数字信号）→DSP（计算处理）。

低通滤波的概念：低通滤波（Low-pass filter） 是一种过滤方式，规则为低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。但是阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以及不同的滤波程序（目的）而改变。它有的时候也被叫做高频去除过滤（high-cut filter）或者最高去除过滤（treble-cut filter）。可以简单的认为：设定一个频率点，当信号频率高于这个频率时不能通过，因为在这一处理过程中，让低频信号全部通过，所以称为低通滤波。

由于微机保护装置中这个低通滤波的设置，工作时就对故障状态下的故障波形进行了整理，使计算机系统更方便的计算和显示。本身这个设计就使装置的采样波形有了一定程度的丢失，再加上每一个电流互感器都有一个饱和度，当故障电流超过这个饱和度时，电流互感器就不能真实的反映故障电流的大小，从而无法驱动保护动作，切断故障点，造成了本级保护未动作，越级跳闸事故扩大。

事故二发生在2017年，相关的CT资料及保护配置如下：

3#供水泵速断保护启动但出口未动作切除故障，引起上级开关保护启动。从电流波形分析，短路电流中大量的非周期分量（即强制直流分量）使3#供水泵高压柜CT铁芯饱和，二次侧电流发生畸变使保护装置的采样CT也发生饱和，采样波形严重失真，现有保护装置采样频率低（每周波采样12点），导致保护计算的基波有效值低于动作整定值，不能维持出口动作。

621受电柜过流I段及炼钢区域变6107开关保护未启动，导致炼钢区域变611低后备过流I段动作越级跳闸。621和6107开关为同一级保护，其过流I段时限0.3s与主变611过流I段0.5s配合，过流II段时限0.5s与主变611过流II段1.1S配合。同样，装置在CT饱和情况下，采样波形严重失真，基波电流有效值仅达到过流II段定值，未达到过流I段定值，故621开关经0.5s延时与611过流I段同时动作跳闸，而6107的基波电流有效值未达到定值，故保护未启动。

因此我们确定了改进方向：

（1）鉴于电子产品的寿命一般为8年，逐步更换使用10年时间以上的综保装置，选用适应于大电流接地系统的高性能微机保护装置，选择和目前最大短路容量下的电流相匹配的CT进行采样测量。

（2）对公司总降、区域变电所和用户变配电所的继电保护整定值和时间级差进行疏理，在无法用电流大小来区分故障的情况下，用时间级差来确保继保的选择性合理。

（3）针对公司外部电网短路容量逐步增大、公司内部发电机、同步电动机逐年增多的情况，梳理系统短路阻抗、短路电流，采取技术措施降低供配电系统故障时的短路电流，降低故障危害。

作者简介

白宗正：男，1981年出生，2003年毕业于武汉大学水利电力学院电气自动化专业，工程师职称，从事高压电网电力运行管理工作。

王孝和：男，1985年出生，2008年毕业于绍兴文理学院 自动化专业，工学学士，工程师职称，现从事高压电网电力运行工作。endprint