越级跳闸成因及防范对策

越级跳闸成因及防范对策探讨浅谈

继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证电网安全稳定运行的重要手段。随着集团各公司电力系统的不断发展和电力系统故障对安全生产带来的巨大损失，对继电保护动作正确性的要求越来越高。作为专业管理和执行部门对保护定值的正确性、保护装置的可靠性及二次回路的完好性越来越重视，判断电力系统保护优劣的一个重要依据就是当电力系统故障时是否会发生越级跳闸，此次协会会议的主题就是探讨如何防止越级跳闸，就这个主题谈一下自己的肤浅的认识：

一、越级跳闸的成因：

1、名词术语：

越级跳闸：是指电力系统故障时，应由保护整定优先跳闸的断路器来切除故障，但因故由其它断路器跳闸来切除故障，这样的跳闸行为称为越级跳闸。

2、越级跳闸的成因：

（1）、保护定值整定不当，特别是上下级保护定值配合不当，当下级发生故障时本级保护不动作或上下级保护同时动作；

案例一：2002年10月楚星硫磺制酸10KV站2000KW主风机在启动过程中因热变电阻柜多次启动后水阻沸腾而发生三相短路，主风机出线柜和10KV进线柜同时跳闸，至使磷复肥系统断电停车。事故后经查，主风机出线柜差动速断整定为16.88A，时限0S，（变比为200/5），折算到一次侧电流为675.2A；一段进线柜速断整定值为17.32A，时限为0S，（变比为1000/5），折算到一次侧电流为3464A，而装置上的故障电流记录为10.23KA，所以当馈出线发生故障时两级保护同时动作。现将进线柜速断保护改为49.34A，时限0.3S，

短延时定值15.52A，时限0.5S，长延时定值为8.36A，时限9S，当2004年1#尾气风机电机接线盒处发生三相弧光短路时，本柜保护可靠动作，没有发生越级现象。

案例二：2005年11月3日，磷复肥6#磨机（10KV绕线电机，功率900KW）转子滑环在启动时击穿，本柜保护未动作，而使阳合岭变电站岭02线二段过流动作将岭02磷铵线跳掉，事故后查6#磨机保护定值发现电流速断为23.8A，时限0S，反时限过流3.4A，时限2.44S，（变比为100/5），延时30S，阳合岭岭02线过流二段定值为5.2A，时限为1.5S，（变比为150/5），当电机滑环短路时，电机处于带载堵转直接启动，但由于滑环不是三相金属固接同时磨机是重载设备，所以滑环故障启动时启动电流达不到速断动作值，又达不到反时限动作时间，查阳合岭岭02线动作值为10.23A，折算到一次侧电流为306.9A，此值达不到6#磨机速断定值，但满足岭02线二段过流动作值，当时限达到1.5S时使其动作跳闸。现将速断定值改为11.8A，当12月28日6#磨机再次发生滑环击穿时，本柜速断保护可靠动作没有发生越级事故。

（2）、上下级保护时限配合不当，当发生故障时下级保护时限未到而达到上级时限使上级保护动作；进线与出线的继电保护的整定值和时限的配合很重要，否则很容易发生越级跳闸。为了保证电力系统的稳定运行，供电部门对用户进线的继电保护要求都比较高，进线的速断与过流必须满足上一级电网的要求，时间越短越好。这就给出线开关的保护整定带来一定困难，有些地方用户变电站进线与出线的速断只靠动作电流来配合，速断没有时间差，当电网短路容量大时，完全靠动作电流来配合，就容易出现越级跳闸。在变压器高压侧出现短路故障，其短路电流与母线基本相等，如果速断没有时间配

合就容易发生越级跳闸，或同时跳闸。当变压器低压侧出口发生故障，这时就要进行短路电流计算，如果速断电流整定值过于小，在电网容量很大时，变压器低压侧出口发生事故时，也容易造成越级跳闸。

进线与出线的过流靠过流值与时间差来保证继电保护的选样性。过流配合的时间差一般应小于0、5秒，虽然现在高压开关都选用真空断路器，其固有动作时间比较小，但开关的固有动作时间、继电保护出口时间、中间继电器的动作时间以及操作机构的动作时间与继电保护整定时间都有一定关系。所以进线与出线过流保护的时间差整定太小，也容易发生越级跳闸。

(3)、继电保护回路接线错误，如将电流继电器串联结成并联而使保护定值增大一倍，将电流继电器并接结成串接而使保护定值缩小一倍，保护二次回路接线错误将速断接为过流，将过流结为速断，当回路故障而整定值正确时不能正确动作；

案例三：楚星合成氨2002年增容后，由于系统没有完善，2003年经过电控部人员的共同努力，将新35KV开关站和6KV开关站相继投运，在将4#4M20压缩机供电由老6KV室转移至新6KV室后，在第一次启动时本柜速断保护动作，经检查电机线路完好，保护回路正确，保护定值无误，无奈下将速断定值由电机额定电流的7倍改为8倍，但启动时依然速断动作，通过分析判断有可能是电流继电器问题，更换继电器后故障依旧，最后通过仔细检查才发现电流继电器两线圈本来为并接的但错误接为串接，致使保护定值缩小一倍，将线圈并接并将保护定值恢复后一次启动成功。

（4）、继电器、断路器可动系统卡涩，触点接触不良，跳闸线圈烧毁，当保护正常动作时不能接通跳闸回路；

案例四：1998年股份公司8#萝茨机在运行中烧毁，但其保护短路器没有动

作，脱硫配电室低压进线开关整定值过大也未动作，致使脱硫变高压柜保护动作，脱硫配断电系统停车，事故后经查，8#萝茨机短路器选用的是正泰公司生产的DW15-630断路器，但当8#机故障时其没有动作，用手掀按手动分闸按钮时断路器同样没有动作，后用起子撬动可动机构后才将断路器分闸，由此可以判断是DW15开关分闸机构卡涩，从而导致越级事故的发生。

案例五：2004年5月，枣阳化工公司尿素高压分室发生短路，整个系统各级保护发生拒动，强大的短路电流将电缆沟内电缆烧毁，同时烧毁多面开关柜，通过事后的分析调查和试验，各级保护拒动的根本原因是保护多年未校验、继电器触点松动氧化接触不良或不到位、跳闸机构卡涩和跳闸线圈烧毁等多种因素的综合。

（5）、用于继电保护的电流互感器参数选择不当，特别是电流互感器的抗饱和能力不足，当系统的短路电流很大时，电流互感器铁心将发生严重过饱和现象，在稳态对称短路电流（无非周期分量）下，影响互感器饱和的主要因素是：短路电流幅值、二次回路（包括互感器二次绕组）的阻抗、TA的励磁阻抗、TA匝数比和剩磁等。在实际的短路暂态过程中，短路电流可能存在非周期分量而严重偏移，这可能导致TA严重暂态饱和。由电工基础理论可知，TA在严重饱和时，其一次电流中的直流分量很大,使其波形偏于时间轴的一侧。铁心中有剩磁,且剩磁方向与励磁电流中直流分量产生的磁通方向相同,在短路电流直流分量和剩磁的共同作用下,铁心在短路后不到半个周期就饱和了。于是,一次电流全部变为励磁电流,二次电流几乎为0。如电流互感器发生磁饱和现象，即使保护定值、保护回路、动作机构和元件完好，当系统发生短路故障时也不能将故障切除，甚至由于不能满足动稳定和热稳定的要求而发生爆炸，从而导致发生越级事故。