220kV主变保护误动作的故障原因分析

刘岑俐 刘林

摘  要：本文以一次220kV主变保护跳闸为例，阐述了变电站出线故障导致保护异常动作的分析过程。并依据故障现象对动作原因进行了分析，并提出了解决方法和改进措施。

关键词：220kV;主变保护;误动

中图分类号：TM772    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）10-0000-00

1 故障前电网运行方式

故障前电网运行方式详见图1，某220kV变电站110kVⅠ母、110kVⅡ母并列运行，1号主变111、110kV线路101运行在110kVⅠ母，2号主变112运行在110kVⅡ母。1号主变110kV中性点不接地运行，2号主变110kV中性点接地运行，各110kV线路对侧均为不接地系统。

2 故障过程分析

23时44分52秒584毫秒，某220kV变电站110kV线路101发生间歇性A相高阻接地故障，8676ms后（45分01秒260毫秒），2号主变保护A套中压侧零序过流1出口跳开110kV母联110断路器，与此同时，2号主变保护A套中压侧零序过流2出口跳开2号主变三侧212、112、012断路器;2号主变B套保护启动，未动作。110kV线路101高阻接地故障仍然持续，未隔离，110kV系统变为不接地系统，零序电压升高，再过2430ms后（即45分03秒790毫秒），1号主变A、B套保护零序过压1出口动作跳开1号主变三侧211、111、011断路器，110kV某线101高阻接地故障得以隔离[1]。

2.1 110kV某线101保护未动作分析

23时44分52秒，220kV变电站110kV线路101发生A相间歇性高阻接地故障，保护录波如图2所示。故障期间零序电流不恒定，变化范围在1～4A左右。零序电压很小，变化约在0.5～1.5V。下面以集中录波波形法分析保护动作行为。

如图3，A相测量阻抗约为55Ω∠22°，接地距离Ⅲ段定值为8.55Ω，未能落入接地距离Ⅲ段阻抗圆内，因此距离保护不动作。

零序过流Ⅱ段定值为4.32A，零序过流Ⅱ段时间为1.1s。零序过流Ⅲ段定值为2A，零序过流Ⅲ段时间为3s。

如图4，零序电流超前零序电压105°，零序方向为正方向。如图5，红线为零序过流Ⅲ段定值，蓝线为110kV镇施线零序电流3I0。由于零序电流未能持续大于零序过流Ⅲ段定值，超过零序过流Ⅲ段定值的最大持续时间不大于0.8s，未达到零序过流Ⅱ段和Ⅲ段延时要求，因此零序保护不动作。

综上所述，由于零序电流间歇性变化，未能持续满足零序保护时间定值，导致零序保护不动作;由于相电压变化幅度较小，导致距离保护不动作。故110kV镇施线保护装置不动作。

2.2 2号主变保护动作分析

23时44分52秒，220kV变电站110kV线路101发生A相间歇性高阻接地故障，接地故障8676ms后（45分01秒260毫秒），2号主变保护A套中压侧零序过流1出口跳开110kV母联110断路器，与此同时，2号主变保护A套中压侧零序过流2出口跳开2号主变三侧212、112、012断路器。保护装置报文：44分52秒584毫秒启动，8676ms零序过流1出口、8676ms零序过流2出口（定值：中压侧零序过流1时限：4.6A、3.3s;中压側零序过流2时限：4.6A、3.6s。中压侧零序CT变比300/5。）。2号主变保护B套44分52秒318毫秒启动，未动作。

从图6，2号主变A套保护装置中调取的后备录波标志集，可以明确看到110kV线路101发生间歇性A相高阻接地故障后，外接零序电流间隙性大于4.6A的零序过流保护定值，且每段延时均不超过500ms，保护不应该动作，B套保护正确不动作。

从录波标志集可以看到2号主变A套保护装置出口前最后一次零序电流大于定值开始延时时刻是启动后8525ms，而保护实际出口时间是8676ms，所以只延时了151ms，远达不到零序过流1时限3.3s和2时限3.6s时间定值。另外结合1、2时限整定时间不同，但同时动作，以及动作时刻记录的相对时间出现了“-56863”这样一个异常值的情况，初步判断是延时计数出现异常导致1、2时限同时动作。

因A＼B套保护程序完全一样，而B套保护同时行为正确，软件问题导致延时计数异常的可能性不大，初步判断A套保护装置中后备CPU硬件出现异常导致上述情况发生，所以将现场中后备CPU插件返厂进行进一步测试、分析。测试分析得到CPU 插件的 RAM 数据在运行时偶有异常，导致主变后备零序过流保护提前动作出口。

3 结语

为防止类似事件的发生，防范开关误动风险，目前对网内220kV主变保护同型号装置进行排查，更换同类型主变保护 CPU 插件，试验合格后方投入运行，从而保证装置正常运行。

参考文献

[1]张惟.一起220kV主变继电保护误动原因分析[J].电子制作，2015（20）：69.

收稿日期：2020-09-05

作者简介：刘岑俐（1984—），女，苗族，贵州凯里人，硕士研究生，工程师，研究方向 ：继电保护运行管理。