某市典型 10kV 线路越级跳闸原因分析及改进措施

舒和平

云南电网公司红河供电局

摘要：供电可靠性是影响客户满意度的重要因素之一。近年，随着供电可靠性要求的不断提高，关注配网线路越级跳闸显得尤为重要。本文结合该地区配网实际运行情况，着重分析了两条典型越级跳闸线路，在此基础上提出相应的改进措施。

关键词：越级跳闸、故障隔离、供电可靠性

1.越级跳闸概述

1.1越级跳闸的定义

越级跳闸是指当一次设备发生故障时，由于断路器拒动、保护拒动或保护整定值不匹配，造成上级断路器跳闸，本级断路器不动作，从而使停电范围扩大，故障影响扩大。

1.2越级跳闸的常见原因

（1）保护出口断路器拒动

断路器电气回路故障、机械故障、分闸线圈烧损、断路器辅助触点不通等原因造成断路器拒动。

（2）保护拒动

交流电压回路故障、直流回路故障以及保护装置内部故障等原因造成保护拒动。

（3）保护定值不匹配

如上级保护整定值小或整定时间小于本保护等引起保护动作不正常。

（4）保护电源熔断器熔断。

2.越级跳闸实例分析

2.1案例一：

据统计，2017年1月至2018年5月，10kV兰增线073线路发生5次越级跳闸事故，具体情况如下表1所示：

表1.兰增线073线路越级跳闸情况统计

2.1.1线路基本情况

10kV兰增线073线路情况如下：线路长约80km，运行变压器55台，容量6685kVA，运行断路器11台，其中48号杆和108号杆配置为微机保护型断路器，带控制箱，可查询跳闸记录，其余后段线路配置为过流脱扣型断路器。073线路简图见附录一所示。

2.1.2断路器保护定值配置

1. 变电站出线保护定值为变比400/5、Ⅰ段11A，0s、Ⅱ段3.8A，0.5s（一次值为Ⅰ段880A，0s、Ⅱ段304A，0.5s）。

2. 48号杆保护定值为变比400/5、Ⅰ段6A，0s、Ⅱ段2.2A，0.3s、Ⅲ段2.2A，0.3s（一次值为Ⅰ段480A，0s、Ⅱ段176A，0.3s、Ⅲ段176A，0.3s）。

3. 108号杆保护定值为变比400/5、Ⅰ段5A，0s、Ⅱ段1.8A，0.2s、（一次值为Ⅰ段400A，0s、Ⅱ段、Ⅲ段144A，0.2s）。

4. 168号杆保护定值为变比200/5、速断倍率不详、过流延时0.2s

5. 10kV屏边电站支线6号杆断路器保护定值为变比200/5、速断倍率不详、过流延时0.1s

6. 10kV屏边电站支线63号杆两台断路器保护定值为TA变比200/5，速断倍率3倍，延时0s、过流延时0.04s。（两台断路器都安装在屏边支线63号杆，一台控制屏边支线63号杆后段，一台控制屏边电站支线T它涂白支线）

2.1.3越级跳闸分析

（1）2017年8月4日跳闸情况统计记录：

2017年8月4号，168号杆断路器后段10kV白猛孔线045线路息牛场支线2号至3号杆间线路故障，168号杆断路器拒动，保护越级至108号杆断路器速断保护动作。现场查阅108号杆跳闸信息记录，速断分闸、T=45ms、Ia=576A、Ib=554A。168号杆配置过流脱扣型断路器，保护整定为TA变比200/5，速断倍率3倍，延时0.2s，后经现场查证实际选择变比为600/5，该保护配置在此线路中基本失去保护作用。

此次越级跳闸，是由于168号杆断路器变比设置不合理造成的。

（2）2017年8月5日跳闸情况统计记录：

2017年8月5号，10kV屏边电站支线63号杆#1断路器后段它土白新寨公用变压器故障。该故障没有被63号杆断路器正确隔离，最终导致108号杆断路器过流保护动作，108号杆后段停电。现场查阅108号杆跳闸信息记录，速断分闸、T=46ms、Ia=157A。108号杆所记录的故障电流分析，显然没有达到10kV屏边电站支线63号杆#1断路器动作的最低条件200A、0.1s和200A、0.04s（过流脱扣型断路器的最低动作条件是所选变比一次值，不可更改）。

此次越级跳闸是由于过流脱扣型断路器的保护局限性所造成。

（3）2018年3月18日跳闸情况统计记录：

查阅调度日志，2018年3月19设备缺陷、异常及处理情况记录：

35kV兰亭变：断开10kV兰增线073线路屏边电站支线63号杆断路器、屏边电站支线63号杆#1断路器后，11:05时屏边电站6号杆断路器试送电成功（18日隔离）。处理故障后，14:53时屏边电站支线63号杆#1断路器送电，16:51时屏边电站支线63号杆断路器送电。原因：①10kV它土白支线5号杆处，树木离导线安全距离不足，有放电痕迹。；②10kV屏边电站支线#66塔处，有小动物爬到杆塔上已烧焦，分局已清理。

现场查阅48号杆断路器跳闸信息，速断分闸 T=44ms 、Ic=967A，108号杆断路器，速断分闸 、T=45ms、Ic=951A。结合3月19日故障查询情况，故障位于63号杆后段，综合前面的故障跳闸情况，确定108号杆以后的开关都已经失去保护功能。其次，48号杆和108号杆断路器定值配合不合理。

（4）2018年4月12跳闸记录：

主线86号杆三相短路，变电站出线开关和48号杆断路器一起跳闸，是由于两级定值时限配合不好导致的。48号杆跳闸信息Ia=1479A 速断分闸T=44ms。

结合2018年2月14日、3月18日的记录，48号杆和108号杆断路器送电时需要断开后段负荷才可以合闸成功。当变压器空载投入或故障切除电压恢复时，会出现数值很大的励磁涌流，一般达负荷电流的6~8倍。108号杆断路器后段负荷共计5660kVA,48号杆后段负荷共计6335kVA，按8倍负荷电流计算，流过108号杆和48号杆断路器的励磁涌流分别为2490A、2786A，显然两台断路器的速断保护定值难以躲过励磁涌流。

2.2案例二：

10kv胡家寨063线路主要存在以下问题：143号杆和205号杆断路器后段故障会引起90号杆断路器跳闸；205号杆后段故障会引起143号杆断路器跳闸；操作143号断路器会引起90号杆断路器跳闸。

2.2.1线路断路器配置情况

10KV胡家寨063线路上，主线上配置了4台微机保护型真空断路器，分别位于10KV胡家寨063线68号杆、90号杆、143号杆和205号杆，支线上除了碧云村支线2号杆为微机保护型断路器，其余支线均配置过流脱扣型断路器。此次越级跳闸主要涉及主线上4台微机保护型断路器。

2.2.2断路器保护定值配置

①变电站出线断路器保护定值：TA变比300/5、Ⅰ段1998A、0.1sⅡ段996A，0.5s、Ⅲ段396A，0.8s。

②68号杆断路器保护定值：TA变比400/5、Ⅰ段1440A、0s、Ⅱ段800A，0.3s、Ⅲ段304A，0.7s。

③90号杆断路器保护定值：TA变比600/5、Ⅰ段1656A、0.05s、Ⅱ段324A，0.3s。

④143号杆断路器保护定值：TA变比200/5、Ⅰ段600A、0s、Ⅱ段268A，0.2s。

⑤205号杆断路器保护定值：TA变比200/5、Ⅰ段640A、0s、Ⅱ段240A，0.3s。

2.2.3越级跳闸分析

（1）2017年11月13日跳闸情况统计记录

二次电流2.2A，站内负荷电流为96，计算变比约40，查调度下达的定值记录单，新装90号杆断路器三挡变比为600、400、200/5，怀疑互感器二次抽头误接200/5。现场查看断路器跳闸记录，2017年11月13日定时限过流动作三次，分别是:

08:31:04 Ia=4.138A Ic=4.159A

08:32:31 Ia=4.112A Ic=3.864A

17:10:07 Ia=2.701A Ic=2.601A

按600/5折合为一次值：

Ia=496.56A Ic=499.08A

Ia=493.44A Ic=463.68A

Ia=324.12A Ic=312.12A

按200/5 折合为一次值：

Ia=165.52A Ic=166.36A

Ia=164.48A Ic=154.56A

Ia=108.04A Ic=104.04A

查110天马变10KV胡家寨063线路2017年11月13日的负荷曲线，当日负荷最大值为143.511A。

调度下达执行的定值为TA变比600/5、限时速断、1656A，0.05s，过流324A，0.3s，二次值为13.8A，0.05s，2.7A，0.3s。若误接变比200/5，则实际定值变为552A，0.05s，108A，0.3s。

最大负荷值143.511A，未达到调度下达的过流定值，而达到TA变比200/5、 108A，0.3s的动作条件。综合分析，确定为互感器变比抽头误接200/5。

3.存在的问题

结合上述实例分析，造成线路越级跳闸的原因主要有：

1.微机保护型和过流脱扣型断路器难以配合。

过流脱扣型断路器从保护精度和性能上都比微机保护型的要差。过流脱扣型断路器的动作条件设定比较粗糙，速断只能设定倍率，延时微调，过流动作值就是所选互感器变比的一次值，加上延时来整定，其次，这种开关的固有分闸时间相对较长，运行时间长带来的机构卡涩也会加长固有分闸时间。该地区配网线路保护基本上都存在一条主线上两种开关的配合混用，且大部分过流脱扣型断路器都装在线路靠后段，后段线路故障时，由于上述原因，就有可能造成越级跳闸。

2.定值整定配合不当。

由于10KV配网线路属于电网的末级，线路参数繁多易变，难以严格按照整定规程整定。然而，按照简化的整定原则就容易造成上下级配合不当，从而导致越级跳闸。

3.电流互感器变比选择不合理。

从过流脱扣型断路器来看，由于其保护方式的局限性，若互感器变比选择过大，就基本等于失去保护功能。统计中发现，在以往的农网改造中常出现未按要求接变比抽头，导致断路器运行期间从未动作过的情况。从微机保护型断路器来看，在设计阶段未考虑线路负荷增长，将变比选择偏小，短路倍数不够，在发生严重短路故障时，互感器易饱和，保护精度降低，最后有可能导致断路器拒动，严重时，互感器甚至爆炸，从而引起越级跳闸。

4.同一线路不同断路器性能差别。

在定值整定配合合理的情况下，保护的正确动作还会受上下级断路器的性能影响。不同供应商的断路器固有分闸时间大同小异，大部分一般在几十毫秒内，但有的甚至高达上百毫秒。

5.控制箱配备电池容量太小。

目前，有的厂家为节约生产成本，未按要求配备控制箱电池容量（按照相关技术规范，控制箱备用直流蓄电池容量至少是DC24V 17Ah或DC48V 10Ah）。在断路器PT损坏或PT误装在负荷侧的情况下，电池续航时间短，巡视人员没有及时发现的情况下，控制箱失去电源，保护功能丧失。这也是造成越级跳闸的原因之一。

4.整改意见

1.尽量避免微机保护型和过流脱扣型断路器的配合使用。若实在无法避免的情况下，可以将过流脱扣型断路器安装在支线上靠近负荷末端的位置，作为支线负荷的进线保护，将定值整定相对偏小，就不容易发生保护越级。

2.定值整定尽可能全面优化处理，考虑上下级的合理配合。其次，要注意同用户分界断路器的定值配合，用户定值可尽量整定相对常规值偏小，避免故障出门，越级跳闸，造成停电范围扩大。

3.在工程设计阶段，互感器的选择要考虑未来负荷的增长，另外，在测量和保护共用一组互感器时，变比选择兼顾测量但应该优先保护的需要。在施工阶段，一定要按要求搭接变比抽头，投运前验收要做相应的检查。

4。尽量避免同一条线路上的断路器供应商太多。不同批次或供应商的断路器投运前要做固有分闸时间测试，试验数据不超过出厂数据，然后不同供应商或批次的要进行横向对比。定值整定时要参考这些试验数据。

5. 要求供货厂家按要求配备蓄电池。按照《云南电网公司10KV柱上断路器技术规范》，断路器控制箱备用电源采用蓄电池，电池容量不小于DC24V,17Ah或DC48V,10Ah，应保证在交流失电后，装置正常工作8小时，在保证故障信息传输的同时，可驱动开关分合闸3次。

6. 合理规划断路器的安装位置。断路器的安装主要要考虑线路负荷的分布，同时，要预测未来网架的发展带来的变化。断路器尽量避免大部分布置在靠近电源侧，应布置在主干线负荷侧、各支线T节点处。另外，城区环网柜可适当投资安装断路器，必要时，建议客户在出门处加装分界断路器，这对于隔离客户故障和故障查找分析都很有帮助。

5.总结

配网线路的越级跳闸造成的后果虽远不及主网越级跳闸事故恶劣，但是，配网的越级跳闸却直接关系到客户满意度，影响同样不可小视。因此，关注解决配网越级跳闸十分必要。本文着重分析了两条配网典型跳闸线路，总结了造成越级跳闸的诸多原因，最后提出相应的整改措施和意见。

参考文献

[1]配电自动化10kV柱上真空断路器成套设备技术规范.云南电网公司.2017

[2]鞠桂珍.越级跳闸故障的原因及处理方法. 科技风

3