Ｍａ１０，２０１２ｙ
：／ＤＯＩ１０．３９６９．ｉｓｓｎ．１０００１０２６．２０１２．０９．０２１－ｊ
一起变压器低压侧故障跳开中压侧母联断路器原因的分析
冯 毅１，王少杰１，田文平１，王亚杰２
（）１．宁夏电力公司吴忠供电局，宁夏回族自治区吴忠市７５１１００；２．西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市７１００４９
摘要：通过分析一起１１０ｋＶ变压器低压侧１０ｋＶ母线相间短路故障对主变压器中压侧后备保护
提出后备保护时间合理配合、改变系统运行方式等应对主变压器低压侧相间故障对中压侧的影响，
后备保护影响的措施，并通过模拟故障、理论计算验证了其可行性，对电力系统整定计算方案的确定具有参考意义。
关键词：变压器；后备保护；母联断路器；分列运行；整定计算
０ 引言
某１２０１１年４月６日２２时，１０ｋＶ变电站主变
压器（简称主变）Ｔ１低压侧１０ｋＶ母线由于所带线路Ａ相发生间歇性弧光接地，使得母线电磁式电压互感器（励磁电流突然增大发生饱和，产生严重ＴＶ）
１］
，铁磁谐振过电压［引起ＴＶ柜相间放电击穿，发生
电弧相间短路故障，ＴＶ爆炸烧毁。主变Ｔ１低压侧后备复压过流保护动作，跳１０ｋＶ母联断路器５００后，跳主变低压侧断路器５主变Ｔ０１时，１和Ｔ２中
跳开３压侧后备复压过流保护同时动作，５ｋＶ母联
断路器３００。结合现场故障调查状况及运行维护经验，主变中压侧３５ｋＶ母线及线路并未发生故障，主变后备保护动作不应该跳开母联断路器３００。此次保护动作是否属于误动，本文就保护动作过程中存在的疑点进行解析。
进线Ⅱ断路器１１０ｋＶ进线Ⅰ断路器１１１运行，
主变Ｔ主变Ｔ断路器３断１１２热备用，１、２运行；０１、
路器３母联断路器３０２、００运行，３５ｋＶ系统无外接电源；断路器５断路器５０１运行，０２和母联断路器５００热备用；１０ｋＶⅠ母ＴＶ运行，Ⅱ母ＴＶ冷备用。故障发生后现场相关保护状态为：主变Ｔ１低压侧后备保护装置面板跳闸指示红灯点亮，１５１６ｍｓ时复压过流保护Ⅰ段动作跳低压侧母联
；实际处于热备用状态）断路器５００（１８００ｍｓ时复
压过流保护Ⅱ段动作，跳开主变Ｔ１低压侧断路器主变Ｔ５０１，１０ｋＶ系统失压；１中压侧后备保护装置面板跳闸指示红灯点亮，１８１６ｍｓ时复压过流保 护Ⅰ段动作，跳开中压侧母联断路器３主变Ｔ００；２中压侧后备保护装置面板跳闸指示红灯点亮，
跳开中压侧母１８００ｍｓ时复压过流保护Ⅰ段动作，
联断路器３００。
１ 故障前运行方式及故障时现场情况
故障发生前变电站运行方式如图１所示。
２ 越级动作原因分析
中压侧母联断路器３保护误动可００动作跳开，
能性是否存在，需针对保护动作情况进一步分析。２．１ 故障电流流向及保护动作行为分析
因主变Ｔ中压侧并列运行，低压侧１和Ｔ２高、
故障电流分ＴＶ爆炸后引发低压侧母线相间短路，
如图２所示。为２路流向故障点，
）故障电流ＩⅠ１１高压侧后传变至１通过主变Ｔ
图１ 故障发生前变电站运行方式主接线示意图
Ｆｉ．１ Ｍａｉｎｗｉｒｉｎｓｃｈｅｍｅｏｆｏｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｉｎ ｇｇｐ
ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｂｅｆｏｒｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｆａｕｌｔ －
低压侧流向故障点；主变Ｔ１低压侧后备保护动作，
执行跳低压侧１５１６ｍｓ时复压过流保护Ⅰ段动作，
母联断路器５实际母联断路器５００命令（００处于热
；备用状态，已在分位）１８００ｍｓ时复压过流保护Ⅱ 段动作跳开断路器５结合故障电流与保护定值０１，
比较分析，保护动作正确。
；修回日期：。收稿日期：２０１１０６１６２０１１１１１７－－－－—１１３—
（）２０１２，３６９
故障电流ＩⅠ２高压侧传变至中 ２）２通过主变Ｔ
压侧，由断路器３断路器０２流经母联断路器３００、
再由主变Ｔ３０１绕回至主变Ｔ１中压侧，１中压侧传与故障电流ＩⅠ变至低压侧，１合成故障总电流后流向
故障点。若故障时主变Ｔ１和Ｔ２复压过流条件均满足，则保护动作跳开母联断路器３００可以解释。２．２ 模拟计算故障电流并与整定值对比分析
利用整定计算软件分析计算主变Ｔ１低压侧相间故障时，１０ｋＶ和３５ｋＶ系统的电压及主变Ｔ１和Ｔ并与整定计算的实际整定２各侧流过的电流，值进行比较，如表１和表２所示。
图２ 低压侧相间短路时故障电流ＩⅠ１和
ＩⅠ２流向示意图
Ｆｉ．２ ＦｌｏｗｄｉａｒａｍｏｆＩⅠｎｄＩⅠｈｅｎｌｏｗ １ａ２ｗｇｇ
ｖｏｌｔａｅｓｉｄｅｈａｓｅｔｏｈａｓｅｆａｕｌｔｏｃｃｕｒｓ ｇｐｐ
表１ １０ｋＶ母线相间故障时主变各侧电压和电流计算结果
ｈａｓｅｈａｓｅＴａｂｌｅ１ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｖｏｌｔａｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｉｎｅａｃｈｓｉｄｅｏｆｍａｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗｈｅｎ１０ｋＶｂｕｓｔｏｆａｕｌｔｏｃｃｕｒｓ ｐｐｇ
故障电流／Ａ
故障类型
设备
１１０ｋＶ系统Ａ相
１０ｋＶⅠ母
三相短路１０ｋＶⅠ母ＡＣ相短路
主变Ｔ１ 主变Ｔ２ 主变Ｔ１ 主变Ｔ２
Ｂ相
Ｃ相
Ａ相
３５ｋＶ系统
Ｂ相
Ｃ相
Ａ相０ ０
１０ｋＶ系统
Ｂ相０ ０ ０
Ｃ相０ ０
Ａ相
３５ｋＶ系统故障电压
（／二次值）Ｖ相电压Ｂ相
Ｃ相
负序
电压００１４１４
６３６３６３６７９７７９７７９７７１８７７１８７７１８７１．４１．４１．４ ６ ６ ２ ２ ２ １ １ １ ３ ３ ３ ８５５５５５５７９７７９７７９７ ８ ８ ２ ２ ２ ８５５２８２８７９７３９９３９９ ４ ４ ２ １ １
３１．４１．４１．４ ３ ３ ３１．４５．０５．０ ５ ５
６３６１８１８７９７３９９３９９４８８５ ３ ３ ２ １ １ １
１４８８５１．４５．０５．０ ３ ５ ５
表２ 保护定值（均折算为一次值）
（）Ｔａｂｌｅ２ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｅｔｔｉｎｏｎｖｅｒｔｅｄｔｏｏｒｉｉｎａｌｖａｌｕｅ ｇｃｇ
设备主变Ｔ１ 主变Ｔ２
容量／ＭＶＡ４０ ５０
高压侧后备保护
／／／／Ｕ２ＶＩＡ ＵｘｘＶ ＵｘＶ ２９６．４０ ７ ３７２．００ ７
４０ ４０
动作
中压侧后备保护
／／／／Ｕ２ＶＩＡ ＵｘｘＶ ＵｘＶ ８４００ ７
４０ ４０
７６
动作１．８ｓ跳母联；
２．１ｓ跳本侧１．８ｓ跳母联；２．１ｓ跳本侧
低压侧后备保护／ＩＡ２９５０ ３６００
动作１．５ｓ跳母联；
１．８ｓ跳本侧１．５ｓ跳母联；１．８ｓ跳本侧
７．４ｓ跳三侧 ２
７．４ｓ跳三侧１０４００ ２ ７
注：Ｉ为电流整定值；ＵＸＸ为相间电压低电压值；ＵＸ为相电压低电压值；Ｕ２为负序电压。
当主变Ｔ１ 通过对比分析以上数据可以看出：
低压侧发生相间短路后，流过母联断路器３主变００、Ｔ１低压侧断路器５０１的故障电流均大于相关保护电流定值，且中压侧复合电压开放条件满足，加之主变Ｔ１和Ｔ２中压侧后备保护跳母联断路器３００的时间与主变Ｔ１跳低压侧断路器５０１的时间一致，可以看出保护动作跳开母联断路器３主变Ｔ００、１跳低压侧断路器５０１的行为正确。
压侧后备保护跳本侧断路器时间整定值相同，没有
足够的时间级差，未考虑中、低压侧之间的时间配合。主变中压侧过电流保护的电流定值按躲负荷电流整定，经复合电压闭锁，时间定值与本侧出线保护最长动作时间配合，动作后，先跳母联断路器，后跳本侧断路器；低压侧的过电流保护的电流定值按躲负荷电流整定，时间定值与本侧出线保护最长动作时间配合，动作后，先跳母联断路器，后跳本侧断路
２］
。整定计算工作中建议：器［在整定计算规程允许范围内，保证继电保护选择性、灵敏性、快速性和可
３ 解决方案
为避免变压器低压侧相间故障跳开中压侧母联
断路器再次出现，现提出以下解决方案。）考虑主变保护中、低压侧间的时间配合，适当１
错开主变低压侧相间故障时，跳开低压侧断路器和中压侧母联断路器的动作时间。
出现此次事故的原因之一为：受上级电源时间限额的影响，主变中压侧后备保护跳母联时间与低—１１４—
根据低压侧母线所带负荷性质，灵活靠性的前提下，
运用整定策略，通过减小低压侧母线相间短路时主变低压侧母联及本侧断路器动作时间，适当缩小与线路故障保护时间的级差，避免低压侧断路器动作时间与主变中压侧母联断路器时间一致。
）低压侧母２２台主变中压侧分列运行。这样，线相间故障时，中压侧通过母联断路器３００流向低
·工程应用· 冯 毅，等 一起变压器低压侧故障跳开中压侧母联断路器原因的分析
压侧母线的电流回路无法形成，就不存在中压侧母
联断路器动作的可能。
）并加装母联备自投。３２台主变三侧分列运行，
２台主变并列运行的优点在于当主变Ｔ１或Ｔ２由于内部故障非电量保护、差动保护动作跳开后，可保证３５ｋＶ和１０ｋＶ系统在主变未达到过负荷联切定值时均能正常运行。当主变三侧分列运行时，加亦可保证任一主变内部故障装负荷侧母联备自投，
所带负荷不会损失，同时避免变压器低动作跳开后，
压侧相间故障跳开中压侧母联断路器的可能。
参考文献
［］齐郑，董迪，杨以涵．中性点不接地系统铁磁谐振与单相接地辨１
］（）：识技术［电力系统自动化，Ｊ．２０１０，３４１５５５８．－，Ｄ，ＹＡＮＧＱＩｈｅｎＯＮＧｉｉｈａｎ．Ｔｅｃｈｎｉｕｅｏｒ Ｚ Ｄ Ｙ ｆｇｑｂｅｔｗｅｅｎｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅａｎｄｓｉｎｌｅｈａｓｅｅａｒｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ －－ｇｐ］ｆａｕｌｔｉｎｉｓｏｌａｔｅｄｎｅｕｔｒａｌｓｓｔｅｍ［Ｊ．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃｏｉｎｔ ｙｐ
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］：护配合问题的探讨［电力系统保护与控制，Ｊ．２００９，３７（７）９５９７．－ＺＨＡＯ Ｍｉｎ，ＷＡＮＧＳｕｈｕａ．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｏｆ ２２０ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｍａｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｂａｃｋｕａｎｄｔｈｅｒｏｔｅｃｔｉｏｎ － ｐｐ ｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆ１０ｋＶｓｉｄｅ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄ ｐｙ
，（）：２００９，３７７９５９７．Ｃｏｎｔｒｏｌ－４ 结语
整定计算与运行方式相辅相成、相互制约，要优
化保护与整定配合，应与系统一次运行方式密切协调，力争满足继电保护和安全自动装置可靠性、选择
灵敏性、速动性的要求。在不满足以上要求时应性、
合理灵活取舍，这样才能提高电网安全稳定运行水平和供电可靠性。
，冯 毅（男，工程师，主要研究方向：电力系统１９８１—）及其自动化。
，王少杰（男，工程师，通信作者，主要研究方向：１９８５—）：ｗ电力系统及其自动化。Ｅ－ｍａｉｌｓｄｌｌ５３０＠１６３．ｃｏｍｊｙ
，田文平（男，高级工程师，主要研究方向：电力１９７６—）系统及其自动化。
ＡｎａｌｓｉｓｏｆＢｕｓＴｉｅＣｉｒｃｕｉｔＢｒｅａｋｅｒＴｒｉｉｎｉｎＭｅｄｉｕｍＶｏｌｔａｅＳｉｄｅＣａｕｓｅｄｂ ｙｐｐｇｇｙ
ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＦａｕｌｔｉｎＬｏｗＶｏｌｔａｅＳｉｄｅ ｇ
１１１２
，，ＦＥＮＧ ＹｉＷＡＮＧ ＳｈａｏｉｅＴＩＡＮ ＷｅｎｉｎＷＡＮＧ Ｙａｉｅｊｐｇ，ｊ（，Ｎ，Ｗｕ；１．ＷｕｚｈｏｎＰｏｗｅｒＳｕｌＢｕｒｅａｕｉｎｘｉａＧｒｉｄＣｏｒｏｒａｔｉｏｎｚｈｏｎ７５１１００，Ｃｈｉｎａ ｇｐｐｙｇｐｇ
，’，’）２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎＸｉａｎＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＸｉａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ ｇｇｇｙ
：ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｉｍａｃｔｏｎｏｅｒａｔｉｏｎｏｆｂａｃｋｕｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｎｍｅｄｉｕｍｖｏｌｔａｅｓｉｄｅｃａｕｓｅｄｂｈａｓｅｔｏｈａｓｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｆａｕｌｔｉｎ ｐｐｐｐｐｐｇｙ
，ｌｏｗｖｏｌｔａｅ１０ｋＶｂｕｓｓｉｄｅｏｆ１１０ｋＶｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｓａｎａｌｚｅｄ．Ｔｈｅｎｃｏｒｒｅｓｏｎｄｉｎｓｏｌｕｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｆｉｔｔｉｎｂａｃｋｕｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｇｙｐｇｇｐｐ
，，ｔｉｍｅｒｏｏｓｅｄｈａｓｅｈａｓｅｃｈａｎｉｎｏｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｓｓｔｅｍ，ｅｔｃａｒｅｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｏｗｖｏｌｔａｅｓｉｄｅｔｏｆａｕｌｔｏｎ ｐｐｐｐｇｇｐｙｇｇ ，ｉｎｍｅｄｉｕｍｖｏｌｔａｅｓｉｄｅ．Ｔｈｒｏｕｈｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｏｆｂａｃｋｕｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｇｇｙｐｐ
，ｗｒｅｖｉｏｕｓｏｗｅｒｓｏｌｕｔｉｏｎｓｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｈｉｃｈｍａｏｆｆｅｒａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｅｔｔｉｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｓｔｅｍ． ｐｐｙｇｙ ：；；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｂａｃｋｕｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｕｓｔｉｅｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒａｒａｌｌｅｌｏｅｒａｔｉｏｎｓｅｔｔｉｎａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｐｐｐｇｃｙ
櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧（）上接第１１２页 ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｆｒｏｍ１１２ａｅ ｐｇ
ＤｅｓｉｎａｎｄＩｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｅｓｔＳｓｔｅｍｆｏｒＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｇｐｙ
ＬＩＵＨｕａｎｚｈｉ，ＨＵ ＪｉａｎｅｎＬＩ ＦｅｎＱＩＺｈｏｎ ｆｇ，ｇ，ｇ（，Ｎ）ＮＡＲＩｅｌａｓＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏ．Ｌｔｄ．ａｎｉｎ２１１１０６，Ｃｈｉｎａ－Ｒ ｙｊｇ
：ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｗｏｒｋｌｏａｄｆｏｒｏｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｓｕｂｓｔａｔｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｓｔｅｍａｎｄｓｏｌｖｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎ ｐｙ
ｃｈｅｃｋｉｎｓｉｎａｌｏｆｔｈｅｎｅｗ ｍａｓｔｅｒｓｔａｔｉｏｎｓｓｔｅｍ，ａｎｅｗｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｓｔｅｍｆｏｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｏｎｉｓｄｅｓｉｎｅｄａｎｄ ｇｇｙｙｇ ，ｉｍｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｒｉｎｃｉｌｅｓａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｓｔｅｍａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｍｏｄｕｌｅ ｐｐｐｙｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｓｔｅｍａｎｄｔｈｅａｂｉｌｉｔｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．ＷｉｔｈｏｎｅＰＣ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｓｔｅｍ ｙｙｙ ，ａｃａｎｅｘａｃｔｌｒｅａｌｉｚｅｍａｓｓｉｖｅｓｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｓｏｆｄｅｖｉｃｅｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｎｄ ｙｙｙｐｇｙ
，，，ｉｍｌｅｍｅｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｍａｓｓｄａｔａｔｅｓｔｉｎｒｏｔｅｃｔｉｏｎｅｖｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｌｏｂａｌｓｅｔａｃｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｔｃ． ｐｇｐｇ：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｓｕｂｓｔａｔｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｙｙ
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