一起 110kV变电站保护误动作的处理及原因分析

一起 110kV变电站保护误动作的处理及原因分析

郑朴 1 任智立 2

1. 温州电力设计有限公司监理分公司 浙江温州 325000 2. 浙江图盛输变电工程有限公司 浙江温州 325000

摘要：本文针对一起 110kV变电站线路保护误动作进行了详细的分析，通过对事故现场的检查、结合保护动作时序分析，得出了保护误动作的具体原因，并指出保护及故障录波用电流二次回路极性接反是导致保护误动作的主要原因。最后，结合实际情况提出了相应的防范措施，进而避免再次发生类似缺陷导致的保护误动作，提高了电网的供电可靠性。

关键词：变电站；时序；保护；电网

0 引言

电力系统由发电、输电、变电、配电以及用户五部分构成^[1-2]。其中变电环节主要由变电站实现，因此，变电站是电网的重要组成部分，它承担着电能的汇聚和分配及电压等级变换的作用，直接影响着电力系统安全可靠的运行^[3-4]。然而，随着变电站的长时间运行，会出现各种各样的故障，因此，如何保障变电站可靠稳定运行成为了一个热门课题。继电保护作为切除故障的重要手段也就显得极为重要，然而继电保护往往也会由于一些其他因素失去作用，甚至误动作。为此，本文以一起110kV变电站某线路保护误动作为例，进行阐述分析，指出了保护误动作的主要原因，并结合实际情况提出了相应的防范措施。

1 故障前运行方式

某地区110kV变电站110kV系统采用单母分段接线方式，1101线接至110kVⅠ段母线，1102线和1103线接至110kVⅡ段母线，故障发生前，110kV系统分裂运行，三回线路及主变运行，110kV线路保护、主变保护及故障解列保护均正常运行。

图1 110kV系统主接线图

2 事故概况

某日，运行人员发现1102线开关跳闸，同母另一条1103线对侧开关跳闸，并重合成功。随后运行人员紧急上报并联系检修人员，检修人员线路巡视发现：1102线60#线夹口断线，且两侧地线断点距塔身30米，如图2。初步判断为1102线60#线夹处发生C相断线后接地故障，引起1102线零序过流Ⅳ段保护动作。与此同时，检修人员也提出了疑问，为何同母另一条1103线对侧开关会动作，保护存在误动作行为，下面就此展开分析。

图2 1102线60#线夹口断线

3 保护误动作原因分析

3.1 1102线动作分析

1102线本站侧保护装置显示，某日1时15分21秒302毫秒故障启动，607ms（即1时15分21秒909毫秒）后零序过流Ⅳ段保护动作（故障相别C相，零序电流7.52A），1102线开关出口跳闸。

因故障点在1102线保护正方向侧，且在保护范围内，保护装置具有方向性的短延时后备段（如接地距离I/Ⅱ/Ⅲ段、零序过流Ⅱ/Ⅲ段）没有正确动作。而是在故障启动后约607ms经不带方向的零序Ⅳ段将故障切除。故此可认为：1102线尽管跳闸，但保护动作行为不完全正确。

3.2 1103线保护动作原因分析

1103线本站侧保护装置显示，1时15分21秒303毫秒故障启动，623ms（即1时15分21秒926毫秒）后，接地距离Ⅲ段保护动作（故障相别C相，零序电流5.01A）发出跳本线路开关跳闸命令。但通过检查保护开关量变位报文发现，开关位置无变位，即保护虽发出跳闸命令但开关未出口。经检查发现本保护屏跳闸出口压板未投入，故跳闸命令未出口。据了解，1103线线路正常运行时对侧站保护投跳，本站侧保护不投跳，故保护发出跳令后开关不出口，开关动作行为正确。

由于故障点在1102线路上，相对1103线保护属于反方向故障，但在故障启动后约623ms具有方向性的接地距离Ⅲ段保护动作。由此认为，1103线保护误动作。

3.3 110kV Ⅱ段故障解列

1时15分21秒301毫秒，本站侧110kV Ⅱ段故障解列装置启动，1685ms后（即1时15分22秒986毫秒）低压保护动作出口再次出口跳1102线本站侧开关。因在1时15分21秒909毫秒时1102线本站侧保护已将本线开关跳开，故故障解列再次发跳令，本线开关对此无反应，故障解列及开关动作行为正确。

因从故障发生至通过1102线本站侧线路保护动作继而切除故障历时约610ms，本段时间内故障一直持续，Ⅱ段母线C相电压降低，直至故障切除。同时1103线对侧站保护动作跳开本线对侧站开关，在重合闸动作之前，本站110kV Ⅱ段母线失压，因重合闸时间定值至少大于0.8s，故从1103线保护动作跳开本线对侧站开关至重合闸重合本开关，将历时至少800ms。继而，从故障发生时刻至通过1103线再次恢复送电历时至少 610+800=1410ms，大于故障解列低电压动作定值（低压动作时限为1s），从而使110kVⅡ段故障解列低压动作再次出口跳1102线开关。可以认为：110kVⅡ段故障解列动作行为正确。

4 现场检查及处理情况

4.1 现场检查

为查清保护误动作原因，检修人员根据现象逐层分析，最终在检查1102线电流二次回路整体接线情况时，发现本线在GIS汇控柜处保护及故障录波用电流二次回路极性接反。

通过查阅图纸，判定线路电流互感器一次标记P1在母线测，按照保护及故障录波电流方向以母线流向线路为正方向的定义原则，二次绕组S1应为电流流出端，但现场实际接线是将S1作为电流回路尾端短接为N，绕组S3（次级变比为1200/5）接为流出端，现场接线如下图所示。

图3 1102线现场接线

查看1101和1103线电流回路时，发现保护用和故录用电流二次回路极性同样存在接反情况。

由于1101和1103线两回线正在运行，为进一步确定极性情况，检修人员通过查看保护装置内的采样数据，根据各相电压、电流相角差间相量关系得知：本线负荷在本站是从母线流向线路的（即负荷从本站送向对侧站），但实际的真实负荷是由对侧站送向本站的，故认为保护用电流极性接反。同时从后台监控系统的负荷数据来看，两回运行线路的有功为负值，无功为正值，进一步验证了实际负荷是从对侧站送向本站。故判定：1101和1103线保护用和故录用电流二次回路极性确实接反。

4.2 处理情况

1102线因故障跳开后，在检修人员排查、讨论后，按照故障消缺流程，进行了保护和故录用电流回路改接线，并进行了相应的二次通流试验和绝缘试验，且试验结果正确。变更后的现场二次接线如图所示。

图4 1102线更改接线情况

5 防范措施

为杜绝该类缺陷的发生，以下提出几点防范措施：

1）组织开展工程建设质量自检，加强公司各专业技术监督和过程管控，从业主方的视角贯彻执行公司三级验收管理规定。

（2）加强公司全范围继电保护人员技能培训。从基础抓起，尤其是狠抓公司专业技能人员的基本认知，帮助纠正其错误的调试方法、错误的技能认知。

（3）开展专业技能考核，建立技能人员技能档案，严把技能人员考核及资质关。对于因不遵守试验规程、规范的班组、施工队和责任人，加大考核及处罚力度。

（4）加强继电保护标准化作业管理，开展标准化调试清单制度。规范全公司范围内电流二次回路检查及试验方法，并对公司范围内的专业人员进行专项培训。

6 结论

本文针对一起110kV变电站线路保护误动作进行了详细的分析，指出了保护误动作的主要原因，并提出了相应的防范措施，为今后遇到类似问题提供了的参考依据，可以提高检修人员现场实践能力。

参考文献:

1. 李刚刚．浅析变电站自动化与智能化的现状与发展趋势[J]．电气传动自动化，2018，40（5）：47-48

2. 潘金祥．110kV变电站主变差动保护动作分析[J]．通信电源技术，2019，36（3）：198-199

3. 王丰华，胡徐铭，钱勇，等．变压器绕组振动监测技术研究综述[J]．广东电力，2018，31（8）：52-53

4. 潘连荣．基于同学理论的变压器故障诊断[J]．广西电力，2018，41（4）：8-9