一、立项背

电力系统配电装置馈线回路发生故障，时常出现越级跳闸问题，当出现越级跳闸后，配电装置备用电源自动投入装置动作，将备用电源投入重新向停电负载送电，若馈线回路为永久性故障，新投入的电源检测到故障后再次跳闸，引起设备停电范围扩大，装置全停继而引发重大安全事故。通过对配电装置继电保护工作原理进行分析，针对配电装置继电保护特点，寻找新的保护方法并加以利用，解决了配电装置部分故障后因备用电源自动投入装置动作而导致的全停故障，有效提高了供电可靠性，具有一定的创新性

泸定电站2011年投产后频繁出现故障跳闸，平均15.4次/年

四川某水电站，机组自用电400V系统母线发生故障，备自投装置动作，将另一段正常备用母线投入至故障母线，导致两段母线跳闸，两台机组失去自用电，顶盖水位上升，将水轮机烧损，机组压油装置失电，操作油压很快消失，导叶失控，机组飞车，造成上亿损失

某煤矿企业，瓦斯抽风400V系统母线发生故障，备自投装置动作，将另一段正常备用母线投入至故障母线，导致两段母线跳闸，瓦斯抽风风机停运，3分钟后瓦斯气体超标，10分钟后发生瓦斯爆炸，造成巨大人身伤亡，损失上亿

上述事故案例在全国范围内普遍存在，所有电力生产单位或用户都存在此问题，为电力行业通病，至今无一家电力企业和电力用户解决了这个问题，该问题为国民经济发展造成了不计其数的损失

二、主要方法（含原理

（一）方法

将所有低压断路器更换为进口电子式塑壳断路器（带零序保护功能），但价格昂贵，2套MNS馈线柜配置后成本高达几十万。施耐德NSX系列最新塑壳式断路器最大非脱扣时间和分断时间之和为850ms，高压侧定值按照量值整定后仍存在越级跳闸可能。由此可知，在低压配电系统上进行改进，成本高、工作量大、技术条件不成熟，不能满足设备对短路电流热稳定性要求

（二）方法

经分析，改变高压系统保护动作逻辑和动作时限，可保证不至于出现两次越级跳闸导致低压系统全部失电，从而提高了供电的可靠性，具体分析如下

（1）以图1为例，在10 kV厂用变保护装置增设分时段动作功能，厂用变后备保护I段时限（t1可取0.2~0.4s）动作于400 V配电系统联络断路器，厂用变保护II段时限（t2可取0.6~0.8s）动作于厂用变高压侧断路器和厂用变低压侧断路器，即当400 V I段负荷1失电供电回路发生短路故障后，1CB后备保护启动，动作于1QF、41QF跳闸，备自投装置检测到400 V I段母线无压，动作合上联络断路器4142QF，400 VI段母持续供电。若400 V I段负荷1供电回路为永久性故障，则400 VII段母线带故障回路运行，2CB后备保护启动，在t1时限内动作于4142QF跳闸，将故障切除，2CB后备保护II段时限未到动作返回，400 V II段母线持续供电

图1 一次系统

（2）上述动作逻辑和动作时限调整后，不但增加了负荷供电可靠性，而且在永久性故障后加速跳闸，减少了对设备的损害，与继电保护理论相适应

（3）t1与t2时限可根据现场实际情况进行调整，既要满足设备热稳定性要求，又要考虑低压断路器动作时间与保护返回配合时间

（4）该方法实施后，保护装置后备保护定值还可适当减小，保护范围增加而供电可靠性不会降低

（5）联络断路器在断开情况下会动作一次，对跳闸线圈寿命会有一定影响，但断路器跳闸线圈使用寿命长，即使损坏后更换成本也低，对该方法整体成效影响很小。若考虑对断路器跳闸线圈使用寿命影响，可将联络断路器位置信号接入保护装置，断路器位置常开信号动作后保护装置动作逻辑出口，断路器位置常开信号不动作则保护装置动作逻辑不出口，以减少不必要的动作，提高断路器跳闸线圈使用寿命

（三）方法

在高压侧增加一套保护装置，动作于联络断路器，当采集到故障电流（零序、负序电流）时，无时限直接动作于联络断路器，实现对故障母线切除，为减小对断路器跳闸线圈的影响，将联络断路器位置信号接入保护装置，断路器位置常开信号动作后保护装置动作逻辑出口，断路器位置常开信号不动作则保护装置动作逻辑不出口，提高断路器跳闸线圈使用寿命

（四）方法

在低压侧增加一套低压回路联络保护装置，安装联络回路电流互感器，电流互感器二次电流接入保护装置，进行故障电流检测，故障电流设置可略微偏低，故障电流大于动作电流即动作于联络开关跳闸，且时限小于进线，实现对故障的切除

经过分析比较，决定选用方法三

三、创新亮

1.原理简单，使用单位自行可实施技术改造

2.投资少，泸定电站共78套400V配电装置，总体投资76.44万元，平均每套改造成本约0.98万元，低投入产出高回报

3.对已投运装置影响小，仅增加继电保护装置CPU荷载，且完全在其承受范围内

4.充分利用设备自身特点，即不影响主设备运行，又不影响电气二次设备运行

四、创新效益（含借鉴之处

1.改造实施前，泸定电站频繁出现故障跳闸（平均15.4次/年），直接经济损失3148万元，间接经济损失无法估量

2.改造运行1年多，馈线故障后未再出现过配电装置全停故障，年直接经济增益五百万元以上，间接经济增益无法估量。证明该方法已成熟，在行业内具有极其高的推广价值，特别是已将备自投装置停运的企业和单位非常值得借鉴

3.若全国电力系统重要用户或大型发电厂实施，几年时间内能够挽回数十亿甚至上百亿损失

五、推广应用范

适用于国内外电力系统、电力用户110kV以下（110kV、66kV、35kV、20kV、10kV、6kV、3kV、400V等）所有带备自投功能的配电装置系统