中石化西北油田分公司的研究人员蒲军，在2021年第4期《电气技术》上撰文，对中石化西北油田的塔北简易变电站发生的多次10kV配电线路保护越级跳闸现象进行分析。调阅故障录波记录，根据塔北变电网系统阻抗计算短路电流，分析保护定值配置的可靠性和选择性；对柱上断路器、电流互感器和涌流控制器分别进行试验检查，最后在综合试验中，模拟相间短路加大电流，发现涌流控制器的二次采样电流达到5A后瞬时动作，是发生越级跳闸故障的主要原因。涌流控制器不能实现保护的选择性，不能用于变电站保护。
简易变电站具有投资低和建设周期短的特性，建设成本只有正规变电站的2/5。塔北变电站建设初，综合考虑该地区的油藏规模、投入产出比，建设为简易变电站，如图1所示。简易变电站体现在设备安装在电线杆上、设备技术规格低和系统无冗余等方面。
简易变电站投运前，按照GB 1984—2003《高压交流断路器》、GB/T 14258—2006《继电保护和安全自动装置技术规程》和DL/T 596—2005《电力设备预防性试验规程》的规范要求对柱上断路器、电流互感器和涌流控制器进行验收试验。
试验虽然能够查出设备本体的质量问题，但在实际运行中还是发生多次10kV线路保护越级跳主变断路器的故障，主要原因是系统故障条件下保护动作由综合因素决定，即由故障电流、保护定值、互感器、涌流控制器、断路器的脱扣器、操动机构、灭弧室动静触头等共同协调完成。本文对该现象进行分析。
图1 塔北变电站
1 塔北变电站简介塔北变电站的上级输电线路为35kV索北线，站内有1台35kV/10kV的变压器，1台10kV进线断路器，4台10kV出线断路器，10kV断路器均采用柱上断路器。柱上断路器自带涌流控制器实现电流保护，用配网自动化终端采集电流、电压和遥信量，并实现远传调度后台。站用交流、直流系统和蓄电池组集成于一面屏。
塔北变电站10kV线路的干线导线为LGJ—120钢芯铝绞线，分支导线为LGJ—50钢芯铝绞线。供电负荷有2个计转站、4个集气站、67口单井。塔北变电站网架结构如图2所示。
图2 塔北变电站网架结构
2 越级跳闸故障塔北变电站多次发生10kV配电线路短路故障，线路断路器未动作，进线1001断路器越级动作，从而导致全站4条线路全部失电，如：
1）2019年7月31日06:15，TB-6S线路A、C相发生短路故障，短路电流550A，越级跳进线1001断路器。故障原因为农用户使用植保无人机在TB- 6S-195#-196#杆附近打药时挂线，造成A、C相短路。
2）2020年6月17日22:24，TB-7S线路A、C相发生短路故障，短路电流600A，越级跳进线1001断路器。故障原因为农用户驾驶挖掘机在TB-7S支S110 1-014#杆附近挖甘草，将地边杆基防风拉线挖断，防风拉线弹起触碰A、C相导线，造成A、C相短路。
塔北变电站保护定值单见表1。以上两次相间短路，故障录波器记录的短路电流分别为550A和600A，根据保护定值，线路电流速断保护启动，进线1001断路器的电流延时保护同时启动，由于线路电流速断保护无延时，应该先动作，实际情况为进线1001断路器先动作。
表1 塔北变电站保护定值单
3 故障原因分析3.1 线路故障跳闸原理
当电力线路短路时，产生短路电流。电流互感器将大电流变为小电流并输入涌流控制器。涌流控制器判断电流是否达到保护定值，满足条件闭合跳闸节点。直流电源给跳闸线圈供电，驱动开关跳闸。线路故障跳闸原理如图3所示。
