周永光

（南宁铁路局调度所 工程师 广西 南宁 530029）

1 问题提出

2016年5月9日,柳南客专南宁东变电所馈线跳闸重合成功但后备保护仍然跳闸导致停电事故扩大,影响了行车秩序。对于这一有悖供电保护工作原理的现象，我们通过如下深入分析，力求切实找准成因，有针对性地制定措施，防止此类事故再次发生。

1.1 运行方式 2016年5月9日柳南客专线南宁东变电所2号主变A相带211至226馈线运行；B相带227-230共馈线运行，供电臂范围内AT所、分区所并联断路器投入运行。南宁东变电所主接线图见图1。

图1 变电所、AT所、分区所接线图

1.2 故障现象 2016年5月9日21时48分28秒，柳南线下行228 QF电流速断、南广线下行230 QF阻抗及过流保护动作跳闸，均重合成功，204 QF低压启动过流保护动作跳闸，跳闸数据见表1-1和表1-2。

表1-1 故障数据及整定值表

表1-2 故障数据及整定值表

1.3 存在问题 228 QF、230 QF跳闸均重合成功，说明故障已排除，但作为馈线后备保护的204 QF仍然跳闸，造成中断行车扩大停电范围。这种不符合逻辑的现象如不解决，雨季长、雷击多、接触网跳闸频繁的行车秩序将受到严重干扰，经济、社会效益受到恶劣影响。

2 原因分析

针对存在的问题，我们组织故障发生时的当班职工和有关技术管理人员及设备维修者座谈，联系既往工作实际，从理论和实践结合的角度，重点从以下方面对故障原因进行分析。

2.1 228 QF电流速断保护动作分析 从表1所列故障数据及整定值可以清楚知道，馈线228 QF故障电流=1 960+2 812 A=4772 A大于4 170 A（电流速断整定值），且延时时间为100 ms，满足动作条件。21时48分22秒251毫秒228 QF电流速断保护动作出口，推算21时48分22秒151毫秒保护启动。

2.2 230 QF保护动作跳闸分析

2.2.1 阻抗保护动作分析 结合阻抗段保护动作特性对阻抗保护动作进行分析，图2为阻抗段保护动作特性示意图。其分析过程：将跳闸阻抗等数据及二次电阻保护整定值91.40 Ω、二次电抗保护整定值168.64 Ω、保护动作值：R=22.5 Ω、X=56.4 Ω代入阻抗动作边界四边形（如图2所示）,可见故障数据在四边形内，满足阻抗保护动作条件。

图2 阻抗段保护动作特性图

2.2.2 过电流保护动作分析 由表1可知230 QF故障电流=2+2 233 A=2 335＞2 025 A（过流整定值），延时时间400 ms，满足动作条件。

230 QF实测阻抗满足阻抗动作条件，实测故障电流满足过电流保护动作条件，且400 ms延时动作，21时48分22秒685毫秒保护口驱动230QF跳闸，推算21时48分22秒285毫秒过电流保护启动。

2.3 204 QF保护动作跳闸分析 当故障电流Iβ=29 85 A＞2 175 A（过流整定值）,故障电压Uβ=20.75 kV＜20.95 kV（电压整定值），低电压启动过电流保护整定时间为700 ms。

204 QF故障数据满足低电压启动过电流保护动作条件，经700 ms延时，21时48分22秒670毫秒保护出口，驱动204 QF跳闸，推算21时48分21秒970毫秒204 QF保护启动。

2.4 227 QF、229 QF不跳闸分析 当接触网发生故障时，牵引变电所馈线保护均应可靠动作驱动断路器跳闸。南宁东变跳闸当天，227馈线、228馈线、229馈线、230馈线所在供电臂的AT所、分区所均并联断路器投入运行，227 QF、229 QF装置保护不动作，但204 QF低压启动过流保护动作跳闸。故障测距装置采集数据见表2。

2.5 227 QF保护不动作分析 当电流速断整定值为4 170 A，时限0.1 S；过电流保护整定值为2 025

表2 故障测距装置量数据及整定值表

A，时限为0.4 S；227馈线故障电流为1 035+971=2 006 A既小于4 170 A（速断整定值）也小于2 025 A（过流整定值）；因此227 QF电流速断和过电流保护均不启动。

2.6 229 QF保护不动作分析 过电流保护整定值为2025A，时限0.4 S；229馈线故障电流为223+226=449 A＜2025A（过流整定值）；因此229 QF保护不启动。

2.7 AT所和分区所失压保护动作 AT所和分区失压保护定值=13.75 kV，时间为0.3 S；故障电压U=1.34 kV小于13.75 kV(低压整定值)；AT所、分区所并联断路器失压保护均采样接在下行228 kx及230馈线的电压互感器，故跳闸时电压低于失压定值，经0.3 S后AT所、分区所并联断路器跳闸。而227 QF、229 QF保护装置采集电流均未满足动作条件，AT所、分区所并联断路器保护装置采集电压满足动作条件且动作出口，跳闸切除故障电流，因此227 QF、229 QF不跳闸。

3 故障录波及逻辑分析

在对有关电器元件作用与故障关联进行分析的基础上，我们还对故障录波及逻辑做如下分析。图3、图4、图5分别为228馈线、230馈线、204QF保护装置故障录波示意图。

图3 228馈线故障电流录波

图4 230馈线故障电流录波

图5 204QF故障电流录波

查看故障录波，结合跳闸报文，绘出故障电流持续时间及断路器分闸时间示意见图6，由故障电流波形图3、图4、图5及图6得知，21：48′21.970″，228馈线保护装置过电流启动I=3 750 A，同时主变低压侧β相（204 QF）过电流启动。 21：48′22.251″，228馈线保护装置电流速断出口动作;228 QF跳闸过程中，即 21：48′22.285″，230馈线保护装置阻抗启动、过电流启动I=2 614 A，主变后备保护装置故障过流仍持续，直到 21：48′22.670″，低于启动过流保护动作出口;在204 QF分闸过程中，即21：48′22.685″,230馈线保护装置阻抗、过电流保护出口。

图6 故障电流及跳闸示意图

根据馈线断路器、母线断路器保护整定时间，228 QF电流速断保护动作出口时间为21：48′22.251″，230 QF 阻抗、过电流保护保护动作出口时间为 21：48′22.685″，204 QF 过电流保护动作出口时间为 21：48′22.670″，204 QF 保护出口在前，230 QF保护出口在后，两者时间相差15ms，所以尽管230 QF跳闸并重合成功，204 QF仍然跳闸。

4 保护解决方案

一般馈线电流速断时限整定T1=0.1 s；阻抗保护时限整定T2=0.4 s；主变低压启动过电流保护时限比馈线阻抗保护延时一个级差△T=0.3，母线断路器保护时限T3=0.7s，能够保证选择性的可靠。但是如果考虑接触网供电臂上下行发生故障延时的叠加，馈线总时限Tk=2 T2=0.4+0.4=0.8 s，大于后备保护整定时限，则保护无选择性，如本文案例。因此解决方案有以下选择：

4.1 增大主变低压启动过电流保护时限 南宁东牵引变β相母线供电至柳南客专和南广高铁上下行接触网即227、228、229、230馈线同时接在β相母线，馈线阻抗保护及过电流保护时限不变，则主变低压启动过电流保护整定时限整定为：

T=4T 2=4×0.4=1.6 s

这样主变高压侧过流保护及上一级电网保护则分别增加时限，而实际运行中四线故障延时叠加机率太低可以忽略，该方案可行性不高。

4.2 压缩馈线阻抗保护时限 将馈线阻抗保护时限整定由，T2=0.460.3 s，考虑本线上下线故障保护延时叠加'T3=2T2=2×0.3 s，后备保护级差△T=0.2，主变母线低压启动过电流保护时限T=0.8 s，这样既兼顾故障保护的复杂性，又保障了保护的选择性，最大限度减少对动车运输秩序的影响。

5 结束语

“5.9”南宁东变电所越级跳闸案例奇特，其现象难以用电气知识解释，研究并找出其原因从根本上防范此类故障很有必要，而本文从理论与实践的结合上提出对枢纽地区的变电所继电保护系统进行整定值配合的优化建议具有较强的指导性，期望能为相关设备使用、维护单位和人员解决类似问题提供参考和借鉴。

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