一起低压配电越级跳闸事例分析
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摘 要：越级跳闸在电力系统特别是低压配电系统中，因为保护级配偏差、管理偏差等问题时有发生，发生越级跳闸事件会使故障进一步扩大，给日常安全生产带来巨大威胁。文章以一起干式变压器跳闸事件为例，详细的分析了故障原因、检查方法以及后续的对策和管理提升手段，可为日常运维管理提供借鉴。
关键词：干式变压器;照明;越级;跳闸
中图分类号：TM862 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）08-0071-03
Abstract： In the power system， especially in the low-voltage distribution system， the over-stage trip occurs from time to time because of the protection gradation deviation， management deviation and other problems， which will further expand the fault and bring a great threat to the daily production safety. Taking a dry-type transformer tripping event as an example， this paper analyzes the fault causes， inspection methods and follow-up countermeasures and management promotion measures in detail， which can provide reference for daily operation and maintenance management.
Keywords： dry-type transformer; lighting; overstep; tripping
引言
越级跳闸是指在电力系统发生故障时，应由保护整定优先跳闸的断路器来切除故障，但因各种原因优先跳闸断路器未跳闸，由其它断路器跳闸来切断故障，造成失电范围变广，这种称为越级跳闸。发生越级跳闸事件会使故障进一步扩大，给日常安全生产带来巨大威胁。在低压配电系统中，因为保护配置偏差、断路器性能偏差以及日常管理偏差等问题容易发生越级跳闸事件。
1 设备基本情况
厂用电压选择采用6kV一级电压，采用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式。6kV开关柜采用中置式真空气开关柜或F+C回路柜，对于额定功率小于1000kW的电动机和1250kVA以下的变压器，供电主回路采用接触器加熔断器的方案;等于或大于1000kW的电动机和等于或大于1250kVA的变压器，供电主回路采用真空斷路器。低压厂用变压器的低压绕组中性点均采用直接接地，低压变压器选用环氧树脂浇注干式变压器，变压器电压比为6.3±2×2.5%/0.4kV，接线组别为D，yn11。380V厂用电系统保护利用低压空气开关自身的保护或熔断器保护。当空气开关自身的保护不能满足灵敏度要求时，将单独装设二次保护。厂用低压动力中心进线和馈线开关采用智能电子脱扣器或PC测控单元，包括相间、接地故障及过负荷等保护。照明系统采用380/220V 3相4线交流系统。低压配电柜采用抽出式开关柜。400V动力中心进线、馈线回路采用框架空气断路器。
事件有关系统如下：石膏脱水楼照明箱电源引自380V脱硫公用MCC，380V脱硫公用MCC电源引自380V脱硫1A PC段母线，PC段对应的上级为#1脱硫变。#1脱硫变为采用SCB10-1600/6.3型干式变压器，高低压侧额定电流为183.3A/2886.8A，其对应6kV开关以及380V脱硫1A PC段进线开关采用综合保护配置，石膏脱水楼照明箱电源抽屉开关使用TM63D型塑壳断路器，就地照明配电箱总空气开关采用C65N型50A三相空气开关。
2 事件回顾
事件发生时运行人员在监盘中发现DCS发出#1脱硫变跳闸报警，#1脱硫变开关显示在分闸位置，立即对现场相关设备进行排查，主要情况为：6kV #1脱硫变开关跳闸，综保报“低侧零序保护”，零序电流为2.02A（见图1）;脱硫1A PC段进线开关跳闸（高压侧跳闸连跳低压侧开关），脱硫1A PC段母线失电，综保无告警;脱硫公用MCC电源开关在合闸位置，综保无告警;脱硫MCC段石膏脱水楼照明箱电源抽屉开关在合闸位置，未脱扣;就地照明箱总空气开关在分闸位置（见图2），其余支路小空气开关均在合闸位置。现场询问在#1脱硫变跳闸对应时间点，存在人员对石膏脱水楼照明箱电源总空气开关进行送电操作（见图2），后续检查石膏脱水楼楼梯间照明支路绝缘低。
3 处理过程
系统存在零序保护动作首先考虑的是系统是否有接地故障产生，应对系统涉及的高、低压设备进行全面检查，逐个排除，确认故障点。针对本次事件主要对脱硫干式变压器、380V PC段母线、脱硫MCC段、石膏脱水楼照明箱电源抽屉开关以及就地照明配电箱等一次原件进行检查并对相关二次设备、保护定值进行核查。
3.1 对#1脱硫干式变进行检查
（1）检查干式变外观正常，各元器件完好;
（2）检查干式变高低压侧接头无明显过热烧灼痕迹，配电室内无焦味;
（3）使用2500V摇表测量干式变绝缘，高压侧对地为40GΩ，低压侧对地∞，高压侧相间0MΩ，低压侧相间0MΩ，高低压侧间70GΩ，绝缘合格。 3.2对380V脱硫1A PC段母线进行检查
（1）对干式变低压侧至进线开关母排进行外观检查，未发现异常。
（2）对脱硫1A PC段进线开关进出线进行外观检查，未发现异常。
（3）对各列开关柜后母排进行外观检查，未发现异常。
（4）退出脱硫1A PC段进线开关，测量母线对地绝缘为500MΩ，绝缘合格。
3.3 对380V脱硫MCC段石膏脱水楼照明箱电源抽屉开关进行检查
（1）对TM63D型脱扣器外观检查，未发现异常。
（2）对进出线接头进行检查，未发现过热痕迹。
（3）测量开关柜内接头绝缘正常，直阻正常。
3.4 对就地照明配电箱检查
（1）总空气开关上下接头无过热痕迹，下级分支空气开关（单级）无跳闸。
（2）测量就地照明配电箱至脱硫MCC段抽屉开关电缆绝缘为1.7MΩ，合格。
3.5 对二次设备进行检查
（1）6kV #1脱硫变开关低压侧零序过流定值为2A/0.5s，外置零序CT变比为750/1，投跳;现场检查综保动作电流为2.02A，达到零序过流动作值，保护正确动作。
（2）脱硫01A PC段工作电源开关综保接地保护定值为100%/0.4s，额定电流为2312A，采样方式为软件合成，投告警。MT开关（In=3200A）MIC5.0脱扣器定值长延时为0.9/8s，短延时为5/0.4s，I2t=OFF，瞬时过流保护未投入。接地电流未达到MT开关脱扣定值，保护未动作属于正确行为。
（3）脱硫公用MCC电源一开关综保接地保护定值为100%/0.2s，额定电流为615A，采样方式为漏电互感器采样，实际未接线，不起作用。MT开关（In=1000A）MIC5.0脱扣器定值长延时为0.8/8s，短延时为5/0.2s，I2t=OFF，瞬时过流保护未投入。接地电流未达到MT开关脱扣定值，保护未动作属于正确行为。
（4）石膏脫水楼照明箱电源抽屉开关TM63D型塑壳断路器长延时定值为50A，瞬时过流Im定值为500A（不可调）。
（5）就地照明配电箱总空气开关为C65N型，额定电流为C50的三相空气开关。
4 原因分析
根据现场检查情况结合期间人员作业情况，判断本次脱硫变跳闸的直接原因为人员对石膏脱水楼就地照明配电箱空气开关进行送电，送电后由于照明支路接地，接地电流为1500A，持续时间0.5s，而上级石膏脱水楼照明箱电源抽屉开关塑壳断路器未脱扣，造成6kV #1脱硫变开关低压侧零序保护动作跳闸。石膏脱水楼就地照明配电箱总空气开关为C65N型C50A空气开关，送电时下级分支接地，空气开关虽脱扣，但脱扣时间较长，造成接地电流持续0.5s，造成上级开关跳闸。经现场对石膏脱水楼照明箱电源抽屉开关型塑壳断路器进行检查，初步判断为塑壳断路器故障（暂无条件检测），该开关在1500A的接地电流下，瞬时过流保护Im未动作，造成越级跳闸。由于脱硫区域低压综保不可靠，综保装置配套的CT为漏电互感器，对接地保护无直接保护作用，综保漏电保护可调整定值为10mA-1000mA，若负载不对称达到1A即会跳闸，因此不满足现场对零序保护功能要求，该装置投产至今多次出现运行中切换至“保护模式”，通讯故障等，装置可靠性不高，后续拟进行换型改造。
而石膏脱水楼楼梯间照明支路小空气开关未跳闸原因可能如下：空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关，空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。小空气开关故障时未跳闸最可能的原因
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