110kV主变低后备保护越级跳闸事故原因分析及对策

110kV主变低后备保护越级跳闸事故原因分析及对策

刘海静

广东电网有限责任公司佛山供电局 528300

【摘要】作为变电站的主要设备之一，电力变压器的运行状态与供电系统的可靠运行有着最直接的内在联系。在电力变压器的日常运行维护中，配网故障频繁冲击着昂贵的电力变压器系统，使其负荷量大幅度增加，最终就会导致故障的出现。本课题针对某地区一起110kV低压侧出线故障引起主变低保护越级跳闸事故，通过具体分析该越级保护动作发生的潜在性原因，同时结合该问题出现的线路故障原理，提出针对性的110kV主变设备保护配合方案，并经过技术分析，给出进一步的改进措施。希望本课题的研究，能够为变电站电力系统的维护与故障检修带来一定的应用价值。

【关键词】低后备保护；越级；110kV；主变；改进措施

1 引言

近十年来，随着我国经济体系的快速发展，带来了各行各类电子产品的繁荣盛世，也给我国的电力系统带来了越来越大的压力。用电量的增加，用户需求标准的提升，使得各种类型的无预兆的短路故障日渐增多。从客观角度上来说，电力变压器系统体系故障率的增加，导致其对应设备维修率的提高，同时也大大降低了主电力变压器的寿命。因此，需要给予主变足够重视，在工作中多加关注它，从而做到及时发现主变内部潜在的各类故障与缺陷，降低其故障率的发生。2019年的某变电站就出现过110kV主变低后备保护越级事故，该事故的发生，可以清楚的暴露出很多变电站在主变低后备保护越级方向存在的一些关键问题，这些问题必须被重视起来，并得到很好的解决，才能够确保变电站的电力变压器能够稳定安全的运行，从而进一步确保我国电力事业乃至经济体系的大幅度发展与进步。

2.事故发生原因

某地220kV变电站，在正规运行过程中，110kV线路出现临时线路故障，其对应的断路器马上出现一系列的拒动反应，其具体的表现形式为主变压器在低后备情况下显示为越级跳闸状态，导致电力系统瞬间崩塌，造成了一定的经济损失的同时，也给整个电力体系敲响了警钟。经过事后分析与查找原因后，确定事故出现的主要原因为：110kV主变压器由于侧断路器低后备保护，导致了断路器失灵，从而致使主变后备保护显示为跳闸动作。在这里，可以分析得出，110kV主变线路故障一般包括4种，分别为：1）由于单相接地而导致的主变线路故障；2）由于两相IA或IV短路而导致的主变线路故障；3）由于元件短路或错误接地而导致的0电压故障；4）问题1与问题2结合后的出现的主变电路短路故障，即：单相接地两相短路故障。主变压器体系对应的相关元件，其配置保护动作时间与具体的动作操作，如表1所示：

表1： 主变电器配置保护动作元件表

由表1可以看出，110kV对应的主变压器当遇到问题时，其保护反应最终状态为断路器跳闸，这也正是某变电站110kV主变低后备保护越级跳闸事故出现的决定性原因。当时，某变电站在电力设备正常运作，突然出现主变低后备保护越级跳闸，开启开关电流保护跳闸后，主变110kV速断造成母线失电，进而导致该站某段的母线电流电压负荷全失，造成了不良的后果和一定的经济损失。

以表1为依据，根据现场的实际情况，可以对线路故障的原理进行具体分析，110kV主变低后备保护越级跳闸事故当时的线路故障原理图如图1所示。

图1 110kV主变低线路故障跳闸原理

通过对110kV主变低后备保护线路故障跳闸原理进行分析，主变发生越级跳闸的原因可能为以下几个方面：1）电流短路导致开关熔断故障；2）电流互感器因为操作回路故障而产生拒动；3）电源故障；4）CTRL控制器性能不达标。通过具体分析，发现当跳闸保护启动后，靠近母线处的三相电流IA迅速增大，而与之相对应的三相电压IV降为零，因此，瞬间产生A、B、C三相短路故障，进而导致了越级跳闸事故的发生。

3.保护配合方案

针对该220kV变电站的特殊的运作方式，为解决其110kV主变的低后备保护线路故障，提出一个与之相对应的保护配合方案，该方案的重点技术核心为：110kV出线电流IA采用电流闭锁电压进行整修，110kV主变0.4S跳中压侧断开关，0.6S跳三侧。该方案的应用可以有效解决出线速断时主变保护越级跳闸问题，一旦该段电力线路近范围内出现线路故障，可以在0.2S内完成故障的切除，从而有效保护主变后备避免越级跳闸。但是，该方案也存在一个小缺陷，就是当出现出线故障问题时，在线路保护的情况下，主变拒动限时速断时间为0.4S而并非0.2S。

4.方案在实际应用中的优化

在现实的变电站内部，如果将110kV出线电流IA所对应的保护范围通过使用电压元件的方式，延长其具体的范围值，那么，110kV主变的限时速断与电流IA能够更有效的进行配合，从而达到0.2S跳闸开关，0.6S实现跳三侧，该方案能够有效保证主变后备保护充足，当附近相关区间内发生短路，可以实现主变故障的快速切除，从而降低保护跳闸出现的可能性，在主变保护作为后备的同时，最大程度降低主变低后备保护越级现象的出现。而且，在当前这种线路分配的情况下，主变拒动限时速断时间最高为0.2S，基本达到对110kV主变实施后备保护的最理想化目标。

5 结论

通过上述分析，不难发现110kV主变低后备保护越级跳闸事故的发生，是个偶然事件也是一个必然事件。不解决110kV主变低后备保护问题，其潜在的危险就会一直存在。不只是110kV主变，220kV和35kV的主变设备都存在着相同的问题，需要有一个良好的方案去解决它。本课题针对110kV主变低后备保护问题进行分析，并且探讨了一种保护配合方案，该方案的应用可以有效解决主变设备越级跳闸故障，但是其拒动限时为0.4S，课题通过对该方案进行优化，从而降低主变拒动限时速断时间，使设备更加安全稳定。该方案可以提升110kV主变的检测和维护水平，有效避免类似问题的发生，从而确保电力设备的高效运行。

参考文献

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