主变零序保护拒动的事故分析

郭少辉

国网山西省电力公司综合服务中心  山西太原  030000

摘要:继电保护装置是电力系统的重要防线,一方面其正确动作对保障电力系统的安全稳定运行起着十分重要的作用,另一方面其误动也会给电力系统带来灾难｡本文案例中，某220kV变电站主变零序方向元件接反,导致该线路末端发生永久性故障时开关拒动,造成保护误动､停电区域扩大的事故｡结合实际保护动作情况,对该故障进行详细分析,并提出改进方案及对策｡

关键词:主变;越级;跳闸;间隙过压保护

1概述

配电网是电能传输使用的终端环节，其直接关系到用户的安全可靠用电。作为大范围跨区域联络各省或地级市的输电通道，目前由220kV及以上电网组成的网架因其重要性而得到飞速发展，已构成了坚强的主网。相比于主网，35kV及以下配电网所处自然环境复杂恶劣，覆盖范围及所涉设备陈旧，因此故障发生概率高，且易衍化出新的事故[1]。

2事故经过

2020年3月23日20时57分,某220kV变电站110kV线路B末端的#29铁塔处线路发生C相接地转B､C相永久性接地故障,接地距离II段动作,110kV线路开关跳闸,重合不成功后,距离III段及零序方向IV段加速动作｡第二次跳闸时,开关拒动,造成该站#1､#2主变三侧开关越级跳闸｡之后,与此220kV变电站通过110kV线路A相连的110kV变电站A内的#1､#2主变间隙过压保护跳闸｡此220kV变电站所带110kV供电区变电站失压｡

3事故分析

故障前,220kV变电站主接线如图1所示,#1､#2主变并列运行,#1主变220kV､110kV侧中性点接地运行,220kV母线并列运行,110kV母线并列运行｡线路A运行于110kVII母,带110kV变电站A运行;线路B运行于110kVI母｡110kV变电站A主变中性点均不接地运行｡故障前220kV变电站主接线示意简图如图1所示｡事故发生后,调度自动化系统监控到的信号见表1,故障录波如图2所示｡

图1故障前220kV变电站主接线示意简图

表1220kV变电集控站故跳闸信号

图2220kV变电站故障录波图

由图2可知,110kV线路B发生C相接地故障,距离保护0.3s动作,线路B开关TWJ变位为1,开关跳开;1s左右重合闸,线路B开关重合到永久BC相接地故障,开关拒动｡按保护配合原则,#1主变110kV侧零序方向过流I段1时限保护应动作,如果母联110动作后故障还未切除,零序方向过流I段2时限也会动作｡

另外,《220~750kV电网继电保护装置运行整定规程》(DL/T559—2007)､《3~110kV电网继电保护装置运行整定规程》(DL/T584—2007)和《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB/T14285—2006)规定,220kV主变110kV侧后备保护零序电流保护设两段｡第一段两时限带方向,方向指向110kV母线,保护动作1时限跳110kV母联或分段断路器,2时限跳本侧断路器;第二段无方向,延时跳开变压器各侧断路器｡

但现场实际情况为#1主变零序方向I段1~2时限均未启动｡经查明为零序方向元件接反,将正向故障判为反向,导致#1主变零序方向过流I段保护拒动(4.5A,1.5s跳母联)和零序方向过流II段(4.5A,1.8s跳本侧)未启动,110kV母联开关和#1主变110kV侧开关未跳闸｡当重合后故障持续2.1s,由不带方向的零序过流保护III段动作,跳开#1主变三侧开关,此时距离第一次故障约3.6s,110kV母线BC相电压持续下降｡

#1主变三侧跳开后,该220kV变电站110kV供电网络变为不接地系统｡由于110kV线路故障依然存在,因此会在中性点不接地变压器的中性点产生过电压｡该220kV变电站#2主变以及通过线路A相连的110kV变电站(为一新能源垃圾发电厂)内的#1､#2主变间隙过压保护达到动作定值(100A,0.5s跳主变各侧)而跳闸,此时110kV母线全部失压｡

由于220kV变电站母联110开关正常运行时,专用母联保护退出,因此在此种情况下母联110无法跳闸,使得#2主变与故障点无法隔离｡进而,故障进一步转换为BC相永久性接地故障,#2主变通过中压侧间隙过压保护动作定值(100A,0.5s跳主变各侧),#2主变高压侧跳闸,该站110kV母线全部失压｡综上所述,造成该220kV变电站110kV母线全部失压的原因是#1主变零序方向元件接反,继电保护误动｡

4整改措施

(1)现场保护人员应按具体的规程规范要求,认真做好继电保护装置的定期校验工作,复核继电保护装置方向元件的正确性,并进行带开关传动,确保其正确动作｡(2)在基建､技改项目中,为避免方向接反,主变零序后备保护的方向元件不宜接中性点CT,其方向元件应通过继电保护装置自产3U0､3I0实现｡(3)对带有重要负荷的双母线接线方式的变电站,可投入母联断路器专用母联保护｡(4)主变复压过流､零序方向过流保护的第二段3时限无方向跳闸矩阵设置“跳主变各侧+母联”模式｡

参考文献:

[1]张芬.小电阻接地系统的继电保护[J].云南电力技术,2001(38):61-63.

[2]徐志恒.浅析10kV小电阻接地系统线路零序保护改进[J].科技与企业,2013(08):2-3.

[3]贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2004.