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变电站10kV线路越级跳闸原因及相关措施吴冰洲
摘要：10kV电力线路经常发生越级跳闸故障，这也是目前电力线路经常发生的一种故障，严重影响着整个线路的正常运行，所以我们必须对这一问题引起足够的重视，查找发生故障的根本原因并及时制定相应的处理措施，更好地促进我国供配电网络的正常运行和电力行业的快速发展。关键字：10kV线路；越级跳闸；原因；措施1越级跳闸概述
越级跳闸主要是指在系统发生故障的时候，本应由保护整定优先跳闸的断路器隔断故障，可是却被其他断路器切除了故障。简而言之，本应该负责阻断故障的断路器没有发挥作用，却被其他断路器以“越级”的形式阻断，这种跳闸就称之为越级跳闸。随着电力技术的不断发展，开关的种类也在不断增多，变电站应用这些开关时，由于不同开关的保护方式不同，就会因此互相抵触，从而出现越级跳闸的现象。不同开关之间互相“排斥”，就会造成上级开关跳闸，而本机开关却没有动作，这样的越级跳闸不仅导致故障范围扩大，还会影响人们的正常生活，甚至造成很大的经济损失。
2变电站10kV线路越级跳闸案例2.1故障的发生
近期某110kV变电站发生了一起故障。此站是终端站，10kV电压等级部分采用了单母线分段的一次接线方式，故障线路所在的母线共有四条出线，所有10kV电压等级开关均采用室内型真空断路器。站内10kV部分接线形式：各条出线由开关到出口隔离刀闸采用3*240规格电缆，隔离刀闸以外部分采用150mm2截面架空导线。站内的10kV正常运行方式为：两台变压器各带本段母线，分段（联络）开关断开。保护配置110kV站的典型配置：110kV主变配置差动，低压侧后备保护复压闭锁过流保护，本体、有载瓦斯保护；10kV出线配置I段，II段电流保护。线路部分以架空为主，配置重合闸保护，电缆线路重合闸保护取消。故障发生时，调度端显示：1#主变低压侧复压过流保护和4#10kV线路保护先后启动，分别跳开1#主变低压侧开关和4#10kV线路开关。派出的巡视人员在站内检查中发现：站内母线设备没有故障，电缆部分没有看到明显放电喷伤，当地后台保护信号显示#1主变低压侧后备保护和10kV线路保护先后启动，依次动作跳闸。随后线路架空部分经巡视也没有发现明显问题，申请第一次试送。试送时操作合上1#主变低压侧开关正常，合上出线开关时再次出现了1#主变低压侧后备保护和线路保护同时启动，先后跳闸的问题。于是通知保护人员到现场处理。保护人员到场后看到1#主变保护装置报复合电压闭锁过流启动，线路装置报速断保护启动，两装置均正常发出跳开关指令，站内其他设备均正常运行。之后对两台保护装置进行了多次单独校验，均未发现问题。2.2故障的原因
（1）保护整定的配合问题
10kV线路保护I，II段保护定值整定依据是以10kV的短路水平和负荷大小为基础的；而1#主变所整定的复合电压闭锁过流保护的整定依据是按照变压器容量为准，同时考虑到了1#主变与线路的保护配合，并兼顾保护的灵敏性。继电保护装置的灵敏性（又称灵敏度）是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。以相间短路的保护装置为例，评价其灵敏性不但要求它在最大运行 方式下发生三相金属性短路（短路电流最大）时能够灵敏动作，而且在最小运行
方式下发生两相短路或两相接地短路（短路电流最小）时，也能够有足够的灵敏度。但在实际上，站内出线所带均多为生产用电负荷，很多企业由于各种原因只投入了部分用电负荷，在整定10kV线路定值的过程中必须按照满负荷运转考虑，整体线路保护定值偏大，牺牲了部分灵敏性。如果变压器容量小而线路的负荷大，有可能会发生如下的情况：当线路发生故障时，故障电流还没达到线路保护启动值，同时，在母线上的故障线路电流与非故障相的电流的和值达到了主变后备保护的电流启动值，在有复压的情况下就有两种保护同时启动的情况发生。实际保护定值为：主低压侧CT变比：1000/5，复压过流定值4.85A折算成一次电流为970A；10kV出线CT变比600/5，I段定值15A，II段7.5A。折算成一次电流分别为1800A和900A，由此可以看出主变后备保护电流一次值比线路II段保护电流一次值仅仅大70A，完全有上述可能发生。（2）CT的抗饱和特性问题
CT是一次与二次间电流联系的桥梁，如果CT出现问题或者仅仅是特性不佳，则会导致保护错误的动作。CT的饱和与CT的标称准确限值电流倍数有关，它的定义为：当二次负载所带负荷为额定阻抗，并且一次电流达到额定电流的标称准确限值倍数时，CT处于极限保护边缘，一二次的复合误差刚好可以维持在误差区别以下。以5P15为例，15就是标称准确限值电流倍数，5是一二次的误差区别。根据这个定义，如果一次电流瞬间超过了达到标称准确限值电流倍数，CT会产生饱和的现象，二次不会出现大电流的响应，因此保护有可能会出现拒动的情况。由于10kV的出线保护没有及时动作，导致主变后备保护启动。在复压过流保护启动的瞬间，线路故障没有切除，故障电流依然存在，而线路CT经过这一短延时之后，二次电流增长到保护启动值，启动保护装置切除故障。（3）特殊原因的外部故障
根据保护报文和开关实际动作的情况来考虑，还有一种可能是外部出线三相短路造成保护同时启动。如果10kV出线出口金属性短路，瞬时短路电流足够大，达到使得出线保护与主变后备保护都动作的程度。出线开关在保护出口后t1时间跳开闸，这个时间t1应小于主变后备保护的动作时间t2。而t1可能由于机械原因无限延长，或者虽然最终也跳开了出线开关，切除了故障源，但是主变后备保护动作时间t2小于延时后的t1，既在线路保护动作之前就已经完成了跳闸动作，这样也可以解释主变后备保护先于线路动作的情况其原因所在了。
最终，经过对线路多次进行检查，发现站内线路出口电缆三相短路，同时检修发现10kV线路开关机构特性不良。正是这两个原因造成了这次故障。2.3通过故障得到的经验
详尽分析故障录波信息是准确判断故障性质的重要前提，必须予以足够的重视。通过对故障波形的分析，将有利于对事故原因的判断，从而给与尽快的解决。（1）各层级之间的保护定值在电流大小和时间配合上都要留有足够的裕度，防止特殊情况下的故障扩大化。
（2）保证实际准确限值电流倍数，对保护CT应尽量选用较大一些的变比，防止