一起110 kV線路單相斷線故障分析

董艷紅，杜廣平，于會寧

(鶴崗電業局，黑龍江鶴崗154101)

0 引言

輸電線路非全相運行時，會使電流和電壓對稱性、中性點直接接地系統對稱性遭到破壞，產生負序電流，出現零序電流，使接地裝置的電位升高，產生跨步電壓與接觸電壓，威脅人身安全，而且負序電流和零序電流可以在非全相運行的線路及相連的完好線路中流通，破壞線路的繼電保護工作狀態，甚至引起保護的不正確動作。對此，本文通過對一起110 kV聯絡線單相斷線引起線路保護動跳閘的實例，分析其跳閘原因，以盡快找到解決故障辦法，消除電力系統不對稱異常工作狀態，保證電力系統安全、穩定運行。

1 對稱性破壞的實例

1.1 系統結線方式

變電站B接受35 kV線路1及110 kV線路2電源，電廠A和變電站B裝設低頻、低壓解列裝置，線路2兩側配置保護為距離和零序保護。系統結線及有關潮流如圖1所示。

圖1 系統結線和故障前有關潮流圖

1.2 110 kV線路2故障經過

2010年11月13日14時35分，線路2兩側三相電流出現不平衡現象，IA=IC=40A，IB=28A，線路1 B相電流比其它兩相大30 A，在變電站B、變電站C檢查一次設備，均未發現問題。16時06分，A廠低壓解列裝置動作，發電機跳閘，B變電站低壓解列裝置動作，線路2和線路1開關跳閘，在B變電站、C變電站內部檢查無故障，C變電站線路2開關未跳閘。16時15分，B變電站合上線路2開關同時，C變電站線路2零序一段保護動作跳閘，重合不成功，故障報告為AC相接地;檢查站內設備，無故障。拉開B變電站線路2開關，在C變電站對線路2強送電成功，之后在B變電站合上線路2開關。16時40分和16時43分，C站線路2零序一段保護發生2次動作跳閘，故障報告均為AC相接地。經檢查，故障點為B變電站阻波器上端B相導線斷線，搭落在阻波器上，處理后線路2送電正常，巡線未發現異常。

2 跳閘原因分析

2.1 用對稱分量法分析單相斷股和斷線故障［1］

圖2(a)表示了單相斷股時的不對稱形式，網絡在M、N區間外三相阻抗都是對稱的，在不對稱M、N區間僅B相附加有阻抗Z，等值電路如圖2(b)所示。

圖2 三相系統中B相不對稱

按對稱分量法原理，M、N區間的不對稱電壓可以分解成三組對稱分量(⊿ ùA1、⊿ ùB1、⊿ ùC1、⊿ùA2、⊿ùB2、⊿ùC2、⊿ùA0、⊿ùB0、⊿ùC0)。不考慮變壓器等電感元件飽和時電力系統是線性網絡，應用疊加原理，圖3可以看作是三相電勢分別作用在M、N區間，這樣實際的網絡就可以分解成3個獨立的三相對稱網絡，每個取B相畫出它的電路，則變成圖4所示的正序(1)、負序(2)和零序(3)網絡。

圖3 將M、N間的不對稱電壓分解為三組對稱分量

圖4 正序(1)、負序(2)、零序(3)網絡圖

根據圖4各序網絡圖，列出各自的電壓平衡方程為

在上述的不對稱運行中，如果Z=∞，即在B相斷線的情況下圖5的復合序網就變成圖6所示的情形。由此可見，當電力系統出現不對稱運行時，將導致電流和電壓的對稱性破壞，系統中將出現負序電流和零序電流。

圖5 B相附加阻抗的復合序網

圖6 一相斷線的復合序網

2.2 繼自裝置動作分析

當B變電站處理阻波器上端B相導線斷線時，發現阻波器上端B相導線已有部分斷股。由于當時風大，導線擺動，斷股不斷增多，致使線路2 B相傳輸能力下降，最終斷線搭落在阻波器上，加重A電廠的承載負荷，A電廠及B變電站母線AB及BC線電壓較低，達到低壓解列裝置動作規定值(75% 35 kV母線線電壓)，導致A電廠和B變電站低壓解列裝置動作跳閘。圖7為線路2斷線后變電所B母線電壓情況示意圖。

圖7 線路2斷線后變電所B母線電壓情況示意圖

B變電站線路2由低壓解列裝置動作跳閘后，線路2由C變電站充電但不帶負荷，線路2在末端斷線，可以認為線路是對稱運行。在B變電站合上線路2開關，即帶負荷后不對稱運行產生的負序電流和零序電流就明顯增大［2］，負序電流和零序電流在AC相導線中流通，達到C變電站線路2零序一段保護動作規定值并跳閘，所以故障報告為AC相接地，此時AC相導線中流通的零序電流并非相間短路電流，沒有達到距離保護動作定值，故距離保護不動作是正確的。

3 結論

不對稱運行對電力系統本身和用戶都會帶來不同程度的影響，當發生不對稱運行后，應盡快查明原因，采取有效措施，爭取在最短時間內恢復電力系統的正常運行。

［1］ 蔡洋.電力系統運行操作和計算［M］.沈陽:遼寧科學技術出版社，1996.

［2］ 王世楨.電網調度運行技術［M］.沈陽:東北大學出版社，1997.