35kV电站一起变压器越级跳闸事件分析

王学英　杨忠　孟攀　肖中成　何光明

【摘 要】文章针对某分厂35KV电站一起线路两相短路故障原因分析，采用实用短路电流法进行短路电流计算，并重新进行了保护定值的整定计算，提出了该35KV电站保护定值的修改意见，能实现各保护装置的合理配合，避免越级跳闸事件再次发生。

【关键词】越级跳闸保护定值整定计算选择性

中图分类号： TM77 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）36-0168-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.070

继电保护作为保证电网安全稳定运行的第一道防线，其正确动作关系到电网的安全运行。电力系统的各级保护是相互联系的，要求各级继电保护定值合理、正确地逐级配合，以达到继电保护装置的选择性，从而保障电站安全稳定运行。如果忽略了保护定值的配合原则，将会造成越级跳闸，扩大停电范围，影响电网供电可靠性和安全运行。我厂某分厂35KV电站因保护定值选择性问题，发生了主变越级跳闸事件。

1 事件过程

2017年2月，某分厂35kV电站控制室里事故音响起，发现1#主变速断保护动作、27馈出线断路器速断保护动作，1#主变高压侧311断路器、低压侧41断路器跳闸，馈出线27断路器跳闸。经维修人员检查，27馈出回路35#至36#号杆之间有一棵枯树倒在架空线上，引起了线路两相短路，从而导致了1#主变越级跳闸。

2 事件前运行方式

2.1 事件前电站运行方式

该电站为35kV降压变电所，35kV进线1用一备，当运行线路电源突然失电，将自动投入到备用电源。站内设有两台容量为2000kVA主变（接线组别是YD11）和一台35/10kV站用变，35kV、10kV母线采用单母线分段运行方式，母联断路器在合位，主变的运行方式为单台变压器运行，另一台备用。事件发生时，1#主变运行。该站主接线图见图一。

2.2 与此事件相关的主要继电保护配置及投入情况

（1）1#、2#主变投入了变压器比率差动保护、主变高后备保护和低后备保护，CT变比均为200/5，其中变压器低后备保护有：电流速断保护（12A，0S）、过流Ⅰ段保护（10A，0.5S）、过流Ⅱ段（8A，1S）、和过负荷保护（5A，1S）。

（2）10kV 27馈出线保护定值投入了速断保护150A、动作时限0S；过流保护60A、动作时限0.4S。保护动作跳27馈出线断路器，CT变比75/5。

3 保护动作情况分析

（1）10kV27断路器速断故障动作时Ia=60.12A、Ic=60.24A、Ib=0A，折算成一次动作值为903.6A，超过了保护整定值为150A，速断保护动作跳27断路器，保护动作正确。

（2）主变低压侧速断动作时Ia=20.91A、Ic=21.86A、Ib=1.22A，折算成一次动作值为836.4A，超过了保护定值为480A，主变低压低后备速断保护动作，跳开变压器311、41断路器，保护动作正确。

通过上述分析可知，27馈出线发生两相短路故障，短路电流同时达到了41主变低压侧后备速断保护和27断路器速断保护定值，速断保护无动作时限配合，因此引起了27和41断路器几乎同时跳闸。如果在定值合理整定时，27馈出线短路故障应由27断路器速断保护动作切除故障，10kV进线断路器41不应动作，从而实现保护的选择性。从这次主变越级跳闸的事件中，暴露出该电站继电保护定值选择性不合理，应重新进行定值整定计算和整定，以避免再次发生越级跳闸事件，扩大停电范围，导致净化装置停产。

4 保护定值整定计算

4.1 短路電流计算

本文按实用短路电流计算法进行短路电流计算，具体采用标幺制计算。选取基准容量Sb为100MVA，基准电压为各元件所在级的平均电压。已知该电站内35KV母线最大运行方式阻抗标幺值为0.2067，最小运行方式阻抗标幺值为1.011。因各元件有效电阻值较小，不予考虑。

4.2 保护定值整定计算

断路器14、26整定值计算

该回路原设置了延时电流速断（34A，0S）、过流保护（7.1A，0.4S）、过负荷（5A，10S），CT变比75/5，变压器额定容量1000KVA，高压侧额定电流57.7A，变压器接线方式yyn0，线路变压器组按配电变压器进行整定计算。

4.2.1 限时电流速断保护核算

因速断保护不满足灵敏度要求，用限时电流速断替代速断保护，做好备案。

按满足灵敏度要求确定限时电流速断保护动作电流：Iop.k=I″2k.min/（1.5×NTA）=22.6×103×0.866÷（10÷0.4）÷（1.5×15）≈34.8，取值为34，保护动作一次值Iop=510A。

结论：限时电流速断电流定值不变，考虑与低压进线断路器配合，动作时限取0.1S，因此限时电流速断整定值为：34A，0.1S。

4.3 断路器27保护定值整定计算

该回路设置了电流速断保护（10A，0S）和过流保护（4A，0.4S），CT变比75/5，变压器两台，额定容量分别为250KVA、125KVA，高压侧额定电流为14.43A+7.22A=21.65A，变压器接线方式yyn0，线路变压器组按配电变压器进行整定计算。

4.3.1 速断保护核算

速断保护动作电流Iop.k=Krel﹒Kcon·I″2k.max/NTA=1.3×1×7.03×103÷25÷15≈24.37，取值为25，保护动作一次值Iop=375A。

Ksen=I″1k.min/Iop=0.866×1.34×103÷375≈3.09>1.5，满足灵敏度要求。

结论：电流速断保护需修改定值为25A，0S。

4.3.2 过电流保护

过电流保护动作电流Iop.k=Krel·Kcon·Kol·I1rt/（Kr·NTA）=1.2×1×3×21.65÷（0.9×15） ≈5.77，取值为6，保护动作一次值Iop=90A。

Ksen=I″2k.min/Iop=0.866×6.76×103÷25÷90≈2.6>1.3，满足灵敏度要求。

结论：需修改定值为6A，0.4S。

4.4 断路器13保护定值整定计算

该回路设置了速断电流保护（52A，0S）及过流保护（13A，0.4S），CT变比75/5，变压器额定容量500KVA共两台分列运行，高压侧额定电流28.9A，变压器接线方式yyn0，线路变压器组按配电变压器进行整定计算。

4.4.1 速断保护核算

速断保护动作电流Iop.k=Krel·Kcon·I″2k.max/NTA=1.3×1×11.8×103÷25÷15≈40.9，取值为41，保护动作一次值Iop=615A。

Ksen=I″1k.min/Iop=0.866×1.34×103÷615≈1.89>1.5，满足灵敏度要求。

结论：需修改定值为41A，0S。

4.4.2 过电流保护

过电流保护动作电流Iop.k=Krel·Kcon·Kol·I1rt/（Kr·NTA）=1.2×1×1.5×2×28.9÷（0.9×15）≈7.7，取值为8，保护动作一次值Iop=120A。

按最小运行方式下，母线两相短校验灵敏系数：Ksen=I″2k.min/Iop=0.866×11.1×103÷25÷120≈3.2>1.3，满足灵敏度要求。

结论：需修改定值为8A，0.4S。

4.5 母联断路器10保护定值整定计算

10母联断路器设置了电流速断保护（30A，0S）和过电流保护（16.8A，0.6S）。CT变比150/5。母联最大工作电流按最大运行电流ILmax按（2000+132×8）÷10÷1.732≈176，按200A考虑。

4.5.1 速断保护核算

速断保护动作电流Iop.k≤I″2k.min/（2NTA）=1.34×103×0.866÷30÷1.5≈19.34，取值為20，保护动作一次值Iop=600A。

按相邻元件速断保护动作配合，Iop.k=Kco·Kcon·Iop.3/NTA=1.1×615÷30≈22.55

两者取大值为22.55，整定取值为23，保护动作一次值Iop=690A。

结论：需修改动作电流值为23A，OS。按规范10kV母线的电流速断保护仅在断路器合闸瞬间投入，合闸后自动解除。

5 结语

本文通过对一起35kV电站变压器越级跳闸事件原因分析和保护定值的整定计算，退出了变压器低后备的电流速断保护，调整了配合不当的相邻元件的电流值和动作时限，重新整定保护定值后，能满足继电保护选择性、灵敏性、速动性、可靠性要求，从而保障电站安全可靠供电。该电站的接线图为某净化厂各35kV电站典型接线图，如能取得上级电网参数，可按此方法进行复核保护定值和校验，也可为技术人员、运行人员分析电网故障原因提供参考。

【参考文献】

[1]方军旗，等.江垭水电站厂用电系统保护定值配合分析与计算[J].湖南水利水电，2012（2）：87-91.

[2]陈允凯，等.一起35kV变电站主变压器越级跳闸事故的分析[J].安徽电力，2016，33（3）：1-4.