（云南电网有限责任公司昆明供电局，云南 昆明650000）
摘要：本文分析了某110kV变电站的10kV线路发生三相短路故障时，10kV线路保护装置和110kV主变低后备保护均发生动作，导致10kV母线失压的特殊情况。通过现场实际调查一、二次设备和分析故障录波图排除了后台报文时间误差的干扰，得出10kV线路保护装置和110kV主变低后备保护装置的真实动作时序，并发现10kV线路保护装置在故障初始时刻发生了短时闭锁。最后通过抗扰度试验验证该保护装置是由于受到了一次强电干扰发生装置闭锁，针对这种情况提出了相应的对策避免此类事件再次发生。
关键词：三相短路；动作时序；装置闭锁；强电干扰
Analysis and Countermeasures of the leapfrog trip caused by high voltage interference
YANG Liu1, YANG Pengjie 2,GAN Long 3
(1. Kunming Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co., Ltd.,Kunming, Yunnan 650000, China;
2.Kunming Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co., Ltd.,Kunming, Yunnan 650000, China;
3. Kunming Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co., Ltd.,Kunming, Yunnan 650000, China)
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Abstract: A special case of 10kV line protection device and 110kV main transformer low backup protection action occurred when the three-phase short-circuit fault occurs in the 10kV line of a 110kV substation which lead to 10kV bus voltage loss .The interference of background computer message time error is eliminated through the investigation of equipment and analysis of fault oscillograph.The real action sequence of 10kV line protection device and 110kV main transformer low backup protection device is obtained, and it is found that the 10kV line protection device has short time locking at the initial time.It is verified that the protection device locking by high voltage interference through Anti-interference measurement finally, and the corresponding countermeasures are put forward to avoid the occurrence of such incidents.
Key words: three-phase short circuit; action sequence; device locking; high voltage interference
0 引言
当今社会经济、文化等各方面的发展都与电力密不可分，故保证电力系统稳定运行和电力可靠供应至关重要。一旦电力系统发生越级跳闸，将扩大事故停电范围，甚至有时会导致系统解列，严重影响电力系统的稳定。所以分析越级跳闸的成因和提出解决办法对电力系统安全稳定运行具有重要意义。
目前10kV线路越级跳闸现象时有发生，多是由于开关拒动、保护装置整定定值错误或电流互感器饱和造成[1-2]。本文通过对某110kV变电站10kV线路开关和主变低压侧开关均跳开事故的调查和分析，发现一种特殊的越级跳闸成因，为今后可能发生的越级跳闸事故提供了新的分析思路，并提出了相应的对策来避免此类越级跳闸事故发生。
1 事件过程描述
2016年10月，某110kV变电站的10kV线路发生三相短路故障，故障电流约为60A(二次电流), 10kV线路过流Ⅰ段保护发生动作，跳开了10kV线路开关，1号主变第一套、第二套复压过流Ⅱ段2时限也发生了动作，跳开110kV 1号主变10kV侧开关,并闭锁了10kV备自投装置，导致10kVⅠ段母线失压。
故障前该变电站10kV系统运行方式为10kVI、II段母线分列运行，1号主变和2号主变为电源分别供10kVI、II段母线，其中故障线路运行于10kVI母。
2 现场检查情况
2.1 一次设备检查情况
10kV高压室无异味及异物，10kVⅠ段母线各间隔开关柜及设备无异常，发生三相短路故障的10kV线路开关本体及进线电缆无异常。该线路开关动作电压、回路电阻、时间特性及耐压试验合格，不存在开关拒动造成越级跳闸情况。
2.2 二次设备检查情况
2.2.1 线路间隔配置情况
10kV线路间隔配置为1LH线路保护，2LH测量和计量，电流接线正确，不存在电流互感器绕组使用错误造成越级跳闸情况。间隔配置情况如图1所示。
2.2.3 后台监控报文情况
10kV线路保护及母线测控装置失电告警接点于16时00分04秒651毫秒动作，经过671毫秒于16时00分05秒322毫秒复归，由于失电告警接点并联了多台10kV线路保护装置失电告警信号，需进一步结合故障录波情况分析。
10kV线路保护装置过流I段动作时间后台显示为16时00分04秒913毫秒动作，而主一复压过流II段2时限保护动作时间为16时00分05秒564毫秒动作，在后台机上线路保护和低后备保护动作时间相差651毫秒，初步怀疑为10kV线路开关拒动，但现场实际检查该开关高压试验合格，机构正常，故判断是由于10kV系统有独立的对时装置安装于10kV高压室内，与主控制室内对时装置存在时间误差，也需通过故障录波情况深入分析。
3 故障录波分析
3.1 主变故障录波分析
1号主变主一保护装置在故障发生半个周波的时间后启动，经过1015ms后仍有12.964A短路电流有效值情况下保护动作切除1号主变低压侧开关，满足#1主变定值单复压闭锁过流II段2时限的要求，故#1主变保护装置动作正确。主二保护装置正确动作但由于主板电池问题无故障录波。1号主变主一保护装置故障录波如图2所示。
对比该保护装置2014年发生故障的录波图发现，保护装置正常情况下在故障发生时经过半个周波就可整组启动。本次动作的故障电流在HWJ继电器返回时故障电流即消失，而2014年的故障录波图上，在HWJ返回后故障电流还持续了一个周波，这是断路器开断故障电流的时间，表明本次故障中10kV线路开关主触头断开之前，故障电流已被1号主变低压侧开关切除[3-5]。
3.3 故障录波结合现场分析
通过上述故障录波图分析，10kV线路发生三相短路故障，短路电流约7200A。由于线路保护装置没有正确启动，主变后备保护装置正确动作跳开1号主变10kV侧开关切除故障，由于10kV线路保护装置最终发出跳闸命令时间相比主变保护装置滞后时间不超过20ms来不及返回，也作用于10kV线路开关使其分闸。主变保护和线路保护的动作时序如图4所示。
为得出线路保护装置未正确启动的原因，现场检查线路保护装置发现该装置直接通过开关柜体接地，抗干扰性差[6]，该装置保护DSP最短复位时间为0.7s左右，与失电告警信号的复归时间0.671s接近,推测线路保护装置异常是由于受到一次强电干扰发生短时闭锁，需对该保护装置进行抗扰度试验论证。
4 抗扰度试验分析
为探究10kV线路保护装置发生短时闭锁的原因，对该装置做了常规保护功能试验、大电流试验[7]、EMC电磁兼容性能测试三项试验。
在常规保护功能试验中，装置均能正确动作。在大电流试验中，对装置施加三相60A（12In）和单相120A故障电流（24In），保护动作行为正确，未发生拒动或闭锁，并且录波正常。在EMC电磁兼容性能测试中，对装置进行了快速瞬变干扰试验、阻尼振荡波和浪涌抗扰度试验（3级）[8]，装置表现正常，未发生重启或闭锁的情况。
根据国家相关技术规范一般推荐的最高抗扰度试验等级为3级即共模2kV和差模1kV干扰，同时也注明了对于更严酷的电磁环境，可采用严酷等级为共模4kV和差模2kV的试验[9]。该装置在试验中，经受住了共模4kV的干扰，在实施共模5kV时才发生重启，但装置在不接地时，只能承受严酷等级3级的浪涌干扰，抗干扰能力大幅下降，试验结果如表2所示。
通过试验可得出，装置硬件抗干扰能力在可靠接地的情况下符合要求，但在电磁干扰较强且没有良好接地的情况下，抗干扰能力大幅下降，造成装置短时闭锁重启的后果，这与现场检查发现该间隔未设静态接地网相吻合。
5 结论
通过对现场实际情况检查、故障录波图及抗扰度试验的分析，可确定10kV线路发生故障时，由于10kV线路保护装置没有可靠接地，短路电流达到7200A,在强电干扰下该装置发生短时闭锁。主变后备保护装置正确动作跳开主变低压侧开关切除故障，此时10kV线路保护装置经0.671s重启成功，发出跳闸命令时间相比主变保护装置滞后时间不超过20ms来不及返回，也动作使10kV开关分闸，造成线路保护和变压器低后备保护均动作的情况。
针对此类事故事件的特点，可采取的对策有以下几种：（1）装设满足安全性要求的静态接地网[10]，确保保护装置可靠接地，增强抗干扰能力；（2）将10kV保护装置安装在主控室的保护屏中，不与开关放置在同一柜内，避免受到强电干扰。
近几年，随着电网规模的逐渐扩大，10kV线路越级跳闸现象时有发生，本次事件越级跳闸的成因实属罕见，虽然此类事件不算普遍事件，但应引起重视，加强对10kV线路保护装置抗干扰能力的排查，避免此类事件多次发生。
参考文献
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LI Qian, XIAO Leishi,ZHU ZhenggEMS Security Evaluation on the Design of Substation Grounding in CSG[J]. Southern Power System Technology, 2014, 8(6):68-73.
收稿日期：2017-03-22
作者简介：
杨柳（1993），女，助理工程师，本科，研究方向为电力系统继电保护
杨鹏杰（1985），男，工程师，本科，研究方向为电力系统继电保护
甘龙（1988），男，工程师，本科，研究方向为电力系统继电保护
论文作者:杨柳1,杨鹏杰2,甘龙3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/25
标签：线路论文; 故障论文; 保护装置论文; 动作论文; 发生论文; 电流论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第5期论文;