摘要：在我国不断发展的状况下，后备保护是电力系统中的重要装置之一，能保证电力供应的安全性、稳定性，减轻故障带来的损失。本文首先介绍了后备保护在电力系统中的功能作用，然后以220KV线路、110KV线路為例，对线路故障引发的线路及主变后备保护动作进行分析，提出整改措施，以供参考。
关键词：线路故障；后备保护动作；原因分析；整改措施
引言
220kv、110kv高压线路是高压电力系统的骨干网络，主要任务是向枢纽变电站、终端变电站传输电力。因此，保证线路安全是提高供电可靠性的基础。另外，变压器是电力系统的关键设备，影响到电网的稳定性。针对线路故障引起的线路及主变后备保护工作，及时检查现场设备、分析故障原因，才能制定整改和防范措施，提高电网的安全性。以下对此深入探讨。
1后备保护在电力系统中的功能作用
简单来说，后备保护就是在主保护或断路器拒动时，及时切除电力故障的保护设备。第一，从功能上来看，后备保护集测量、监视、控制、保护、通信、人机接口等功能于一身，主要分为远、近两种形式。其中，远后备保护是主保护拒动时，相邻电力设备或线路的保护装置实现后备保护功能。近后备保护是主保护拒动时，本设备或本线路的另一套保护装置实现后备保护功能；当断路器拒动时，由断路器失灵保护实现后备保护功能。第二，从后备保护的形式来看，包括过流保护、阻抗保护、零序保护、油温油面监控保护、中性点间隙保护等。第三，从保护范围来看，主要包括两个方面：一是220kv、110kv、35kv复压方向过流保护；二是220kv、110kv、35kv零序方向过流保护。
2案例1：220KV线路故障引发的线路及主变后备保护动作
2.1 事故概况
以某变电站为例，220kv线路故障引起线路保护动作，跳线路三相开关；主变后备保护动作，跳220kv主变三侧开关，最终造成全站失压停电。该变电站内有1台220kv变压器，额定电压为220/121/10.5kv；1台110kv变压器，电压等级为110/38.5/11kv。对保护动作分析后得知，事故是因线路瞬时故障引起的，两侧开关甲203开关、乙203开关B相跳闸，乙变侧单相跳闸后重合闸成功，但甲变侧开关重合闸未动作。线路跳闸后，甲变侧的A、C相继跳闸，造成甲变全站失压停电。
2.2 现场检查
分析变电站的定值定期检查记录，发现没有重合闸转换把手、硬压板投退等记录，其余情况如下：（1）线路203开关主一保护，定值：内重合把手有效控制字为0，重合闸控制字为1，931重合闸出口硬压板已投，柜上重合闸把手处于“停用”位置。（2）线路203开关主二保护，定值：内重合把手有效控制字为0，重合闸控制字为1，902启动重合闸至931出口硬压板已投，902重合闸出口硬压板未投，柜上重合闸把手处于“单重”位置。（3）线路203开关的断路器失灵启动及辅助保护，投不一致保护控制字为0，投非全相保护出口硬压板未投，开关本体非全相保护投入，时间继电器指示为2s，继电器无试验记录。
2.3 原因分析
从动作报告来看，（1）甲、乙两侧均保护启动，其中乙侧12ms后光纤电流差动动作，甲侧14ms后光纤电流差动动作。虽然线路保护的动作是正确的，但在定值加用检查时，忽视了保护柜上的重合闸把手，没有拧到“单重”位置上，因此故障后重合闸未动作。（2）203开关采用直流晶体管电子式时间继电器，延时整定为2s，满足相关规定。依据《JJF1282-2011电子式时间继电器校准规范》，规定最大允许误差为（150±1%整定值），即±170ms，因此时间值范围是1830ms-2170ms。但A、C分别在1742ms、1743ms动作，不满足规范要求，应该更换处理。
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2.4 整改措施
第一，将203开关上的注意保护重合闸把手调整到“单重”位置，同时更换时间继电器。第二，改变保护定值检查内容，尤其是保护柜上的转换把手、硬压板投退等，作为重点检查项目。
3 案例2：110KV线路故障引发的线路及主变后备保护动作
3.1 事故概况
某110kv线路因发生线路覆冰，导致线路单相接地故障，线路零序方向过流III段保护动作，同时主变110kv侧零序过流保护动作跳闸，最终主变中压侧后备保护越级动作。
3.2 现场检查
分析保护动作信息、观察开关动作情况，确定110kv线路开关跳闸，因此主变中压侧后备保护动作，不是线路开关拒动引起的。其余情况如下：（1）线路保护和主变保护动作报告、定制整定显示，保护动作和动作时间满足整定原则，主变中压侧零序过流保护比零序方向过流III段保护的动作时间大0.5s，因此后备保护动作不是整定错误引起的。其中，保护I屏0ms时后备保护启动，3256ms时零序过流保护出口；保护II屏0ms时后备保护启动，3258ms时零序过流保护出口。（2）分析故障录波图，得知故障属于一经过渡电阻接地故障。故障初期零序电压值较小；470ms后电压值为1.97V，471ms后电压值为2.02V。（3）线路保护配置的是三段式距离保护、四段式零序方向过流保护。主变中压侧反映接地故障保护，是一段式零序方向过流保护，短时限切除母联开关，长时限切除主变中压侧开关。为了提高电力供应的稳定性，110kv线路环网运行，串联多个变电站。整定计算时，线路保护时间整定值要满足上下级电网配合，时间级差为0.5s。
3.3 原因分析
对整个故障报告分析后：（1）线路故障是过渡电阻单相接地故障，由于故障初期的零序电压小，因此线路保护的零序方向元件没有开放。（2）当零序电压超过零序方向元件的动作门槛值，此时线路保护和主变保护的动作时间级差可以忽略，这是导致主变中压侧后备保护越级动作的原因。
3.4 建议整改措施
第一，目前大多110kv线路系统中，主保护均未配置纵联保护，变电站单母线接线时也没有配置母差保护。一旦线路经高阻接地，遵循保护原则就只能利用后备保护动作。对此，在110kv线路系统中，建议避免环网运行、多级串供，从而加大主变后备保护、线路保护之间的动作时间级差。第二，环网运行期间，要关注线路两侧保护相继动作情况，以及主变后备保护的时间配合。如下图1所示，发生故障后，开关B处经过的零序电流小，只有开关A跳开后，开关B处的保护才能动作。第三，对于生产厂家而言，一方面要考虑保护动作的可靠性，另一方面要降低零序方向元件的动作电压门槛值。
结语
后备保护具有测量、监视、控制、保护、通信、人机接口等多种功能，是保证输电稳定性的重要设备。文中分别以220kv线路故障、110KV线路故障为例，分析了线路及主变后备保护动作的原因，提出了相应的整改和预防措施，以提高电力系统的安全性。
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[4]江苏省电力公司，电力系统继电保护原理与实用技术，中国电力出版社，2006.6.
论文作者:奥斯曼•苏来曼,张勇,麦米提敏•
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：线路论文; 动作论文; 故障论文; 变电站论文; 过流论文; 压板论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第8期论文;