一起典型的主变低后备保护动作分析

武冠英

(江苏省电力公司无锡供电分公司，江苏 无锡 214000)

1 引言

随着电力系统的不断发展，电缆线路在电网中的使用逐渐普及，而相应的二次保护装置并不一定适合特定情况及特殊故障类型的判别，往往会因为一二次设备的更新换代不同步导致电网故障。适时的更新与电网发展相适应的保护装置，以及采取合理的保护判别逻辑，对提升供电可靠性和保障电力系统稳定有重要作用。本文针对一起因电缆间歇性放电导致不满足线路保护动作逻辑而致使主变低后备保护动作的实例，分析了应如何恰当地设置主变低后备保护及线路保护动作逻辑，提出了相应的防范措施，为今后防范可能发生的类似情况提供了方法。

2 主变低后备保护及线路保护简介

110kV变压器的中低压侧应配置过电流保护，作为相间后备保护，用于反映变压器外部故障引起的过电流，同时作为变压器内部故障的后备，一般为三段，其中Ⅰ段、Ⅱ段可带方向，Ⅲ段无方向。主变中低压侧复合电压闭锁过流保护是中低压母线主保护和线路保护的后备。主变20kV/10kV侧后备保护动作后第一时限跳开分段断路器，第二时限跳闸开关变次总断路器；35kV侧后备保护动作后，通常是第一时限跳开分段断路器，第二时限跳开主变35kV次总开关，第三时限跳主变三侧开关。主变保护选跳断路器以变电所定值整定单为准。

在当前变电站系统，35kV线路保护的基本配置通常为：三阶段式电流保护以及三相一次重合闸，另外，有些线路还设有低周/低压保护、零序保护、小电流选线功能；母联断路器设有过流保护。三阶段式电流保护电流均采样于本线路电流互感器，能反映本线路各种相间故障，跳开本线路断路器；35kV线路零序保护一般用于小电阻接地系统，采样于本线路电流互感器，能反映单相接地故障，延时跳开本线路断路器。

在线路保护本身保护装置或断路器拒动的情况下，保护的选择性将不再满足，将由变压器后备保护动作切除故障，但会导致主变跳闸，引发大面积停电。

3 案例分析

3.1 故障概述

2020年1月9日，220kV仿真变正常方式运行中，1号主变35kV侧601开关挂于35kV I母运行，35kV分段开关610处于分位备投状态。16时44分07秒，1号主变两套保护低后备零序过流一、二段动作，跳开1号主变35kV 侧601开关，无其他保护动作。

3.2 保护动作情况

本站1号主变两套保护型号为CSC-3260，该系列保护装置通常配置了两段复压过流保护，其中Ⅰ段带方向，方向可投退，指向可整定、复压可投退，设 3 个时限；Ⅱ段不带方向、复压可投退，设 3 个时限。该型号保护装置具体保护配置参考表1所示。

表1 主变低后备保护配置情况

保护显示16时44分07秒低压侧零序电流1段T1出口，动作时间1231ms，动作电流3I0=4.063A；低压侧零序电流2段T1出口，动作时间1531ms，动作电流3I0=4.063A。

1号主变低压侧零序电流1段1时限定值：动作电流1.25A，动作时间1.2s；零序电流2段1时限定值：动作电流1.25A，动作时间1.5s。故障时刻动作报告如图1所示。

图1 故障时刻主变保护动作记录

经检查，挂于35kV I母线下的35kVCB685线路保护有异常启动信息，该线路保护型号为NSR610R，保护记录显示，在主变保护动作前，线路保护零序过流一、二段有多次启动和返回。35kV其他线路保护均无启动记录。

35kVCB685线零序过流1段电流定值2.5A，时间0.6s；零序过流2段1A，时间0.9s。保护记录如图2所示。

图2 故障时刻线路保护动作记录

3.3 故障分析

调取现场故障录波图如图3所示。

图3 故障录波图

从波形中看出，A相电压波形跌落，A相电流波形突增且零序电流突增,可以看出本次故障是1号主变低压侧及外部发生A相接地故障。而35kV其他线路保护均无启动记录，仅CB685线保护有频繁启动和返回动作记录，因此初步判定在35kVCB685出线上发生了间隙性放电故障。

对该站主变保护来说，根据波形计算，故障发生时零序电流已超过其整定值，且持续时间为1.59s，由于主变保护CSC-326的保护动作计时原理为保护启动后电流低于动作定值持续超过两周波则保护返回，虽然在故障电流持续时间内零序电流波形存在较多间断，但间断均未超过两周波，所以在间断处零序过流保护计时器持续计时没有返回，因此对主变保护来说感受到故障持续时间超过1.5s(零序II段动作时间)，满足其零序一、二段出口条件，主变保护低压侧后备保护动作正确。

对线路保护来说，NSR610R计时原理为保护启动后一旦电流采样达不到动作定值则瞬时返回，因此在零序电流间断处保护装置计数器清零。由于装置感受到的持续故障没有一次超过0.6s(零序I段动作时间)，因此虽然零序电流采样超过定值，但由于持续时间达不到定值，保护无法动作，因此线路保护最终未动作。后经输电部门检查发现35kVCB685出线用户侧电缆放电击穿，也验证了故障点判断。

4 结语

综合上述故障分析可以看出，在本次故障模式下，该站主变保护、线路保护均正确动作，动作行为符合各自的逻辑原理，但综合来看，现场保护动作造成故障越级跳闸，保护失去选择性，致使主变低后备保护动作，停电范围扩大。根据现场运行经验，随着电缆线路不断普及，今后电缆故障间歇性放电情况可能逐渐增多，建议在今后的35kV出线的线路保护中要求厂家配置相应的保护返回判据逻辑，以避免扰动、间歇性放电等原因使保护瞬时返回从而导致线路保护无法及时跳闸；进而避免保护动作失去选择性；变电站运检人员应结合定值整定管理等相关规定，做好站内设备排查，逐步做好该类问题改造工作，避免同类型问题再次发生。