線路單相高阻接地故障保護裝置動作分析

摘要：線路發生單相高阻接地故障的故障相電流較小，故障電壓無明顯的跌落，這為保護裝置甄別故障信息帶來了一定的難度。本文對實際運行中出現的一起220kV線路發生的單相高阻接地故障進行分析，提出高阻接地故障時，目前使用的保護裝置在電流保護和零序電流保護的故障識別方面值得繼續研究。

關鍵詞：線路單相高阻接地故障 保護原理

1 故障現象

2013年4月13日13時21分，呂梁電力公司220kV袁嵐線嵐縣側257、袁家村側234發生A相永久接地故障，線路保護快速動作，單跳單重后三跳。此次故障中，220kV袁嵐線嵐縣側257、袁家村側234兩側保護中RCS931AMV保護動作，而PSL602UM保護啟動后未動作，這與實際運行中，線路發生故障時，兩套保護應共同動作的情況不符，本文就這一現象進行分析。

2 線路保護裝置的保護原理

2.1 縱聯距離保護

距離方向元件按回路分為ZAB、ZBC、ZCA三個相間阻抗和ZA、ZB、ZC三個接地阻抗，每個回路的阻抗又分為正向元件和反向元件。阻抗特性如圖1所示，由全阻抗四邊形與方向元件組成，當選相元件選中回路的測量阻抗在四邊形范圍內，而方向元件為正向時判定正向故障，若方向元件為反向時判定反向故障；當選相元件選中回路的測量阻抗在四邊形范圍外時，判定沒有故障發生。

2.2 零序電流保護

零序方向元件的電壓門坎取為固定門坎（0.5V）加上浮動門坎，浮動門坎根據正常運行時的零序電壓計算。動作范圍如下，靈敏角在-110度：

3 故障錄波分析

由于線路兩側縱聯保護RCS931AMV均動作，且PSL602UM保護啟動后均未動作，所以以一側袁家村側故障數據進行故障錄波分析。

3.1 220kV線路故障錄波圖分析

在2013年04月13日13時21分29秒984ms線路發生A相接地故障后，A相故障電流為0.54A，零序電流為0.27A，A相故障電壓為59.139V，故障電流太小且故障電壓無明顯跌落，電壓較高，基本維持在正常電壓水平，故障為高阻接地故障。

3.2 縱聯保護RCS931AMV錄波圖分析

由以上故障錄波圖3-5及錄波報告可知：2013年04月13日13時21分29秒984ms袁嵐線發生A相接地故障后，故障相電流0.195A，零序電流0.075A，差動電流0.364A，故障相電壓58.741V。根據RCS931AMV的保護定值，25ms后電流差動保護動作，故障切除；590ms重合閘動作，A相重合成功；而A相故障屬永久接地故障，故690ms差動保護動作三跳出口。因此RCS931AMV的保護動作符合保護裝置的保護原理，屬于正常保護動作。

3.3 縱聯保護PSL 602UM錄波圖分析

由圖5可知：線路發生A相接地故障后，A相故障電流為0.494A，零序電流為0.243A，A相故障電壓為62.662V，由于零序電流大于零序啟動電流定值（見表1），但其小于零序電流動作定值，所以裝置PSL 602UM保護啟動未動作；另外，保護裝置零序電阻補償系數定值Kr=0.1、零序電抗補償系數定Kx=0.6。經計算A相接地距離測量阻抗Za為84.308Ω，大于其縱聯距離阻抗整定值5.7Ω，符合線路保護的四邊形阻抗特性原則，所以縱聯距離未能動作。

4 結論

根據國標規定：220kV線路必須雙重化配置，即要求220kV線路必須配置兩套不同廠家的保護裝置。當220kV線路發生單相高阻接地故障時，故障相電流變化較小，故障電壓無明顯的跌落，這為保護裝置甄別故障信息帶來了一定的難度，從而在現場實際運行中，當線路發生高阻接地故障時，會出現保護裝置拒動的情況。本文中裝置PSL620U中電流保護和零序電流保護的拒動符合裝置的保護設計原理，屬于正確動作行為。但高阻接地時，電流保護和零序電流保護的故障識別方法值得繼續研究。

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