220kV主变低后备保护越级跳闸事故原因分析及对策
针对某地区一起低压侧出线故障引起主变保护跳分段开关的事故，从主变低后备与出线及电容器保护的时限配合进行分析，提出两种保护配合整定方案，并经过经济技术比较确定最终方案。
标签：主变低后备保护保护配合整定方案
0引言
电力变压器是变电站的主要设备之一，在电网中有着不可替代的作用，然而随着经济社会的快速发展，负荷密度日益增加，由配网故障引起主变近区短路导致主变损坏的事故日渐增多。
基于增加主变运行安全性的目的，许多地区通过制定一系列反措确定了统一的继电保护整定方案。
但是由于某些变电站运行方式有别于普通站，而有的保护整定方案并未将这些特殊因素考虑在内，当配网系统发生故障时，就存在主变低后备与出线及电容器保护配合不当导致越级跳闸的问题。
本文通过分析一起低压侧出线故障造成主变保护跳分段开关引起低压侧母线失电事故的原因，提出了两种针对此次事故的保护配合整定方案，并经过经济技术比较确定了最终方案，以期与同行商榷，达到防范此类事故的目的。
1事故前方式
事故前某220kV变电站运行方式如图1所示，因该站1号主变为问题变，其正常方式为：1号主变301开关冷备，35kV分段300开关在合位，2号主变302开关带35kV I、II段母线。
2事故经过
某日2时40分40秒图1中367线发生相间短路故障（过流保护II段范围），367开关电流保护II段动作跳闸的同时，该站2号主变35kV限时速断保护动作跳开300开关造成35kV I段母线失电，从而引起该站35kV I段母线负荷全失，造成了一定的经济损失。
3原因分析
3.1事故时保护整定方案
事故发生时保护的整定方案（方案一）如下：
35kV出线电流I段按躲过线路末端故障整定，针对短线路采用电流闭锁电压速断整定，2号主变35kV限时速断与出线II段配合（由于与出线I段保护配
合灵敏度不满足要求，故与出线II段保护配合），0.2秒跳分段，0.4秒跳302开关，0.6秒跳三侧，2号主变35kV过流保护与出线过流段配合，1.5秒跳分段，1.8秒跳302开关，2.1秒跳三侧。
3.2事故原因分析
方案一是根据该地区防止变压器近区故障的继电保护措施所制定的，以保证主变在近区短路时快速切除故障为出发点。
近区故障时，如果故障点发生在I段母线，则主变保护（做为线路及母线故障的后备）最长以0.2秒跳分段切除故障，若故障发生在II段母线，则主变保护（做为线路及母线故障的后备）最长以0.4秒跳本侧开关切除故障。
但主变跳分段300开关的时限与35kV出线限时速断时限不配合（都为0.2秒），任何一回出线II段范围内的故障都有可能造成主变误跳分段，造成I段母线失电，同理任何一回出线过流保护动作都有可能造成主变误跳分段，造成I段母线失电。
4对策
针对该变电站特殊的运行方式，提出如下两种保护配合整定方案，并做经济技术比较，分析各自的优缺点：
4.1方案二
35kV出线电流I段按躲线末故障整定，针对短线路采用电流闭锁电压速断整定，丹河站2号主变35kV限时速断与出线II段配合，跳分段压板退出（将I、II段母线看成一条母线），0.4秒跳302开关，0.6秒跳三侧，2号主变35kV过流保护与出线过流段配合，1.5秒跳分段，1.8秒跳302开关，2.1秒跳三侧。
优点：与方案一相比，解决了出线限时速断及过电流保护动作时主变保护误跳分段的问题，线路近区故障时线路保护以0秒至0.2秒切除故障，能保证主变后备保护与各出线保护配合。
缺点：无论I段出线还是II段出线故障，在线路保护拒动的情况下，主变限时速断均以0.4秒时限切除故障，在35kV母线故障情况下，主变后备均以0.4秒时限切除故障（考虑到该站35kV母线已做绝缘化包封，故障机率很小）。
4.2方案三
将35kV出线电流I段保护范围伸长（I段退出电压元件），2号主变35kV 限时速断与出线I段配合，0.2秒跳分段，0.4秒跳302开关，0.6秒跳三侧，2号主变35kV过流保护与出线过流段配合，1.8秒跳分段，2.1秒跳302开关，2.4秒跳三侧。
优点：该方案保证主变在近区短路时快速切除故障，
并保证主变保护与出线保护配合，对于近区故障，大多数情况下由出线的速断保护动作跳闸，主变保护作为后备。
对于I段母线各出线故障0.2秒切除故障。
对于II段母线各出线故障0.4秒切除故障。
对于过流保护存在的同类问题，由于过流保护反映的是较远故障，宜保证选择性增加主变跳分段的时限级差。
缺点：由于各出线速断保护范围伸长，本线路供电的任一台设备故障都有可能造成本线路非选择性跳闸（考虑到该站实际所带煤矿、冶炼负荷为高危用户，这种情况不可避免）。
5结论
目前，各地区对变压器能否快速切除近区故障非常重视，无论是安装限流器还是压缩保护动作时限，其目的都是尽可能缩短主变承受短路电流冲击的时间。
对于压缩部分保护配合级差为0.2秒已达极限（整定规程为0.3秒[1]），对于电流保护配合而言，选择性和速动性的矛盾，应根据一次设备状况及承载短路电流的能力、所供负荷对供电可靠性的要求等方面综合考虑[2-3]。
从该站设备及运行现状分析，35kV母线经绝缘化包封后母线故障机率很小，而35kV故障时线路保护拒动的情况同样很少，因此正常情况下线路近区故障均能由线路保护快速切除故障，线路保护拒动由主变保护0.4秒跳开本侧开关的情况很少，因此本文认为执行方案二较好。
另外，对于延长主变后备保护时限以求得配合的方案，如将2号主变低压侧限时速断改为0.4秒跳300开关，0.6秒跳302开关，0.8秒跳三侧，因为与缩短短路电流冲击的初衷相悖，未列入考虑范围。
参考文献：
[1]中华人民共和国电力行业标准DL/T584-2007，《3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程》[S]．
[2]赵曼勇.变压器保护与系统保护整定配合方法探讨[J].广东电力，2003，16（6）：35-37.
[3]郝福忠，侯元文，郭海燕.35kV大容量变压器继电保护整定及配合[J].电力系统保护与控制，2010，38（4）：116-118.
马安（1975-），男，山西晋城人，高级工程师，主要从事电网继电保护工作。
梁永欣（1984-），男，山西吕梁人，工程师，主要从事电网继电保护工作。