10kV配电线路保护装置频繁跳闸原因及防范措施案例分析

 10kV配电线路保护装置频繁跳闸原因及防范措施案例分析

王志坚,王瑞,洪锰

深圳供电局有限公司，深圳518001

摘要：此次针对10kV配网线路柱上开关保护装置频繁跳闸，利用新研发的便携式继保仪从事故表象、事故分析、后期管控等方面着手分析，意在发现总结配网保护装置在运行中可能出现的故障缺陷，为配网工作人员提供参考。

关键词：便携式继保仪；架空线路；配电；故障跳闸；隐性缺陷；管控措施

1、引言

10kV柱上智能开关在合闸状态时，能够承载线路工作电流和短路电流并实施安全保护，处于分闸状态时，则会有很好的绝缘功能，并在分离的触头间形成相对较为非常明显的绝缘物质制成的相关端口。柱上智能开关对配网线路日常运维检修提供很好的支撑，但由于其本身存在诸多电子元件，开关整体的可靠运行就尤为重要。

2、案例基本情况

2月18日09：07分A变电站F01站外一级开关（1#柱上开关）事故分闸，经查无故障后于10：37分1#柱上开关转为运行，恢复线路供电。

2月18日16：07分A变电站F01站外一级开关（1#柱上开关）再次事故分闸，经查无故障后于21：14分恢复供电。

2月19日08：36分A变电站F01站外一级开关（1#柱上开关）第3次事故分闸，现场直流耐压试验达12kV，持续时间2分钟，因前一天下雨，现场设备存在潮湿情况，泄漏电流虽20mA，但未有击穿，在正常范围内。10：51分A变电站F01全部负荷转由B变电站F01供电。

2月份A变电站F01站外一级开关（1#柱上开关）共计跳闸3次，详情如下：

表1：保护装置跳闸详情

A变电站出线站外第一级开关频繁跳闸电气连接点，如图1所示：

图1 一次设备接线图

A变电站F01运行设备信息裸：导线3.24km、电缆9.1km、公变1台630kVA、专变29台6940kVA。站外一级开关（1#柱上开关）信息如下：某厂家IVS-CM300成套开关设备，额定短路开断电流20kA，电源电压AC100/220V,CT变比600/1。

3、故障造成的影响

故障造成的损失电量估算（10900KWH）和供电时户数如表2：

4、频繁跳闸原因分析

4.1故障跳闸信息差异分析

4.1.1站内外保护信息的矛盾

如按站外开关显示为C相故障电流639A和637A计算，则站内至少应启动整套保护装置并保存一份启动报告，但实际站内却没有任何启动记录。

4.1.2站外保护信息的矛盾

如果只是C相故障，那零序保护应该有启动记录（也可能软件设计跳闸才记录、启动不记录，但这不符合保护的常规设计），但三次跳闸现场零序保护都没有记录。

4.2站外保护频繁发跳闸命令原因分析

为分析开关频繁跳闸的真实原因，工作人员常需提取跳闸开关完整的故障录波文件，但因种种原因提取本案例3次跳闸的录波文件失败。因配网点多面广，继电保护覆盖面和关注度远远低于主网，这也常常导致配网故障分析数据不够、暂稳态特征量无法及时获取。例如本案例跳闸时的录波文件也无法提取，此时就需要现场对开关CPU板件进行保护采样精度、抗干扰测试、保护动作加量测试。但由于保护装置为柱上开关，目前常规的继保仪现场测试较为困难，耗时耗力，如有一款相对轻便、操作简单且适用于配网现场的便携式继保仪就更加快速和高效。

因通过多种方式排除开关后端线路存在故障点后，工作人员将分析注意力重点放在开关本体上，分别对同厂家、同型号新旧两块CPU板件进行试验，试验数据及结果如下：

4.2.1新板件保护采样校验（注：新板件指CPU板及采样板，后文统一）

表3：新板件加量后各相采样值

4.2.2新板件保护动作校验

表4：新板件保护校验加量各相动作值

4.2.3抗干扰试验后新板件采样测试及保护动作测试 ，如图2所示。

图2 抗干扰测试波形

  通过不间断地干扰测试，发现在干扰期间装置的零漂值有较大的突变，如图3所示。

图3装置采样显示记录

装置采样三相正序电流值时，零序理论值为0但因热漂、电流不是绝对正序等等原因会存在一个±1A的零漂值，本装置接受同轴干扰时最大零序采样值为17.03A，明显偏大。

4.2.4新板件抗干扰试验后保护动作校验

表5：新板件抗干扰试验后保护校验加量各相动作值

4.2.5原故障板件保护采样校验

表6：原故障板件加量后各相采样值

从上面的测试并结合频繁跳闸时保护显示的C相故障电流639A和637A可以大致计算出保护装置当时感知的一次电流应为108.5A∽108.8A。

经分析，10kV线路三次跳闸前的负荷电流见下表：

表7：线路三次跳闸前负荷电流值

综合考虑站内CT的测量绕组与保护绕组的误差，站外保护装置自身的测量误差浮动等综合因素，可以判定2月18日至19日的三次保护跳闸零属于误发令，保护误动作。线路跳闸前负荷曲线见图4、图5。      

  图4 第1、2次跳闸前负荷电流

图5：第3次跳闸前负荷电流

通过数据比对分析，可以得出以下两个结论：

⑴A变电站F01站外一级开关（1#柱上开关）频繁跳闸的原因是由于装置采样板件C相采集出现极大误差致使保护误动作。

⑵经过对板件的抗干扰测试，发现经过干扰后板件的采样值及采样相别都被锁定。

5、为防范频繁跳闸需采取的措施

5.1技术防范措施

5.1.1运行设备误发跳闸令风险控制

（1）整理账册，统计所有同类型的保护装置

（2）收集数据开展巡视，收集所有同类型的保护装置采样数据。

（3）管控风险，依据采样数据，分析异常数据后及时采取相应措施控制误发跳闸令的风险。

5.1.2 家族性设备隐患排查

保护板件C相采样值偏差原因分析；保护板件C相采样值锁定原因分析，依据设备测试分析出二次CT、压频变换、采样保持、干扰算法等软件的具体缺陷问题，识别出是个别部件缺陷还是家族性缺陷而采取进一步的防范措施。

5.2管理改进措施

5.2.1提高工作开展的标准依从性

（1）依据标准开展事故后补充检验工作，按《行业继电保护检验条例》开展设备跳闸后事故补充检验工作。

（2）建立自动化保护装置管理标准，建立设备巡视、缺陷、技改、维护、反措、定值、检验等管理规范。