变电站10kV线路越级跳闸原因及相关措施

变电站10kV线路越级跳闸原因及相关措施

曹泽锡

国网山西省电力公司运城市永济供电公司山西运城永济市044500

摘要：文章对两起变电站10kV线路越级跳闸的事故进行了分析，对导致越级跳闸的起因、经过以及现场进行的事故分析处理过程做出较详细的阐述，并针对本次事故的分析及时提出现场作业过程中的反事故措施与注意事项。

关键字：10kV线路越级跳闸；保护拒动；案例

1越级跳闸概述

越级跳闸主要是指在系统发生故障的时候，本应由保护整定优先跳闸的断路器隔断故障，可是却被其他断路器切除了故障。简而言之，本应该负责阻断故障的断路器没有发挥作用，却被其他断路器以“越级”的形式阻断，这种跳闸就称之为越级跳闸。随着电力技术的不断发展，开关的种类也在不断增多，变电站应用这些开关时，由于不同开关的保护方式不同，就会因此互相抵触，从而出现越级跳闸的现象。不同开关之间互相“排斥”，就会造成上级开关跳闸，而本机开关却没有动作，这样的越级跳闸不仅导致故障范围扩大，还会影响人们的正常生活，甚至造成很大的经济损失。

2变电站10kV线路越级跳闸案例一

2.1事故描述

某日10kVA线路动作情况：17时46分30秒A线速切动作成功跳开A线开关，46分32秒发重合闸动作、过流Ⅰ段动作；主变动作情况：46分33秒后#2主变复合过流Ⅰ、Ⅱ段动作，#2主变开关跳开，10kVⅡ段母线失电，1秒后保护返回。接报后不久，值班员检查现场设备完好。

2.2事故调查和疑问

事故发生后，运行和继保人员共同对保护动作情况进行了查阅和讨论，力求查明#2主变低后备越级跳闸的原因，经过对A线路保护故障信息以及#2主变低后备保护故障信息的分析，找出了2个疑问点：（1）线路保护动作过程分析认为动作基本正确，为线路故障重合不成再跳闸，但疑问是保护返回时间较长达12秒钟。（2）从保护动作过程看，主变后备保护动作时，A线路保护已经第二次发出跳闸命令，为什么#2主变开关仍然跳闸。

调取A线和#2主变低后备保护的故障波形图后，发现2份波形图在故障电流存在的持续时间以及故障电流的幅值上存在不一致的情况。针对这一情况，同时又调取了#2主变高后备保护启动波形图：

一并进行分析，发现3张波形图有以下2个方面存在疑问：（1）A线保护波形图中电流波形变化同保护动作开关量达成一致即明确的显示出线路出现故障，保护动作，跳开开关，故障电流消失，开关重合后，故障电流再次出现，保护再跳后，故障电流再次消失，但是波形图中电压却是在故障出现后即出现对应的下降，直至开关重合不成再跳后仍然是故障时的电压值，期间一直没有变化。（2）主变高后备以及低后备的波形图波形反映基本一致，即在故障出现后即出现故障电流，在A开关跳闸切除故障后，主变后备保护中仍然有故障电流，且故障电流基本仍为原来的值，期间从两相故障演化成为三相故障，最终到主变低后备动作后，故障电流才消失，电压的变化同电流保持一致，从出现故障后电压降低，期间一致未恢复，直至主变保护动作跳开主变低压侧开关。

综上所述，从3张波形图来看，主变低后备保护动作启动肯定和A线线路有关，但其最终动作出口却又和A线找不到直接联系。

2.3事故原因分析

根据这一结果，再次对10kVⅡ段上的所有间隔的保护装置进行了全方位的检查，结果发现B线在线路检修状态时，后台机及调度端仍然显示有57.8A电流，且电流值一直不变化，查阅该电流变化曲线，发现电流值已多日不刷新，一直保持在57.8A的值上，该装置可能存在死机或采样异常的问题，经询问监控该装置未有任何自检异常信号发出。由此可推断：因B线和A线为同杆架设的线路，如果线路上的故障点为B线和A线两条线路之间发生相间短路，A线正确跳开，但B线由于保护问题出现拒动的话，即能完美解释上述波形图上的各个疑问。根据这一思路，现场立即对B线保护进行检查试验，试验结果发现，装置加入电流后，其采样回路不能正确显示所加的电流值，进行传动试验，在加入故障电流后，保护不能正常启动并出口，重启装置后，采样回路恢复正常，保护其他出口回路及遥信、遥控回路均正常。经询问厂家，确认此问题可能是保护硬件存在一定缺陷，采样回路出现异常后，装置无法将此异常报警。至此常昆变#2主变低后备保护越级跳闸的事故原因基本查明，即故障起因为B线和A线之间发生相间短路，最终扩展为三相短路，故障发生后，A线保护和#2主变保护均正确启动，其中A线保护正确动作跳开开关，但由于B线保护采样回路出现问题，保护拒动，线路故障没有完全被切除，因此主变保护在A线开关跳闸后，仍然在启动状态，直至最终主变低后备保护动作并出口，期间由于B线线路故障一直未被切除，所以10kVⅡ段母线三相电压一直保持在故障时的电压值。

2.4存在问题与防范措施

虽然B线和A线同杆架设线路之间发生相间故障是本次事故发生的直接原因。但B线保护装置因采样回路存在逻辑错误问题，是导致在故障发生后，保护拒动且无任何信息发出是#2主变低后备保护动作，扩大停电范围的根本原因。其关键在于B线保护异常后，装置无任何异常告警信号发出，导致监控人员无法在短时间内掌握保护实际的运行工况是否正常。因此建议厂家设置保护装置采样回路出现异常时有相关的判断逻辑条件进行判断，并能启动相应的告警信号示警。运维人员日常巡视应注意检查和及时恢复保护的一些告警信号，并检查保护数据是否实时刷新，防止因告警信号未复归或装置逻辑错误而导致保护处于非正常工作状态。

3变电站10kV线路越级跳闸案例二

3.1事故经过

事故前运行方式：35kVA线供A变1#、2#主变，1#、2#主变供其变电站10千伏出线。

事故描述：7月1日7点46分，10kVB线速断动作跳闸，重合闸动作一次，重合不成功，现场故障动作电流6456A，保护动作定值为2010A。35kVA线开关过流Ⅱ段动作跳闸（带有0.3S延时），现场故障动作电流1920A，保护动作定值为1260A。

3.2原因分析

10kVB线线路的故障跳闸，经供电所巡线发现是某铸造厂进线电缆三相击穿引起，已经将故障点隔离，并送电。故障点离变电站较近。35kVA线经巡视未发现有跨越和同杆的地方，因此可以排除是两条线路混线造成的故障跳闸。

从调度及现场的事件记录可以看出，10kVB线路发生故障时B开关未及时断开，经过0.3S（300ms）的延时后，35kVA开关过流Ⅱ段动作跳闸，而开关的分闸时间一般在40ms;因此正确情况下10kVB开关应在35kVA开关跳闸之前跳开，而不是越级到35kVA开关。越级跳闸的原因补步判断是10kVB开关的分闸时间和保护的响应时间过长，导致越级跳闸；以前此变电站的开关经过改造，工艺上比较粗糙，经过对开关的动作时间及动作可靠性进行测试，证明的确是开关设备运行年数长、工艺差是造成此次事故的主要原因。

10kVB线干线为LGJ-120导线，允许载流量为380A。据统计6月28日，10kVB线最大负荷达到370A，再加上高温天气的影响，已经超出了10kVB线的允许承载能力，线路过负荷会给线路增加较多的隐患，特别是在有电缆架设较多的地方表现更为明显。

3.3暴露的问题

（1）发现现场的事件记录在时间上与调度不符，事件记录发生的先后顺序与调度不符，现场的事件记录内容与调度不符。

（2）线路负荷过大，新增负荷及工业用户应尽量进行转移到其它线路。

（3）开关的性能下降，动作可靠性降低，容易导致发生开关爆炸事故。

（4）保护装置落后，维修率高，反应能力差，应进行更换。

3.4防范措施

（1）加强对线路设备的巡视，加强对设备隐患的排查。

（2）检查远动数据的上传信息量是否正确。

（3）更换调度自动化系统软件，加装系统录波装置，重新对GPS时钟校对,务必保证事件记录时间的准确性，预防性试验项目应安排好充裕的时间，保证每一项试验数据的正确完整。

（4）严格审查线路的负荷增加问题，要从设计、基建把好关。

4结束语

随着电力客户对供电安全可靠性要求的不断提高，如何有效避免线路越级跳闸问题已经成为了电力部门的一项重要工作。在未来的时间里，相关部门人员必须要对造成线路跳闸的原因进行全面系统的掌握和了解，从而根据电力系统运行的根据需求，采取科学合理的解决办法，以此来确保线路运行的安全性和稳定性，促进我国电力系统的可持续发展。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型故障分析[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3]国家电力调度通信中心.继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.