一起罕見的主變后備保護(hù)動作事件分析及探討

陳希

摘 要：文章從一起罕見的保護(hù)動作事件出發(fā)，較深入地分析其動作過程及原因，發(fā)現(xiàn)其動作與電容電流不熄弧有關(guān)，并舉一反三，提出改進(jìn)措施，為提高電網(wǎng)運行的安全性與可靠性提供借鑒。

關(guān)鍵詞：變電站；后備保護(hù)；小電流接地系統(tǒng)；電容電流；事故分析

1 事故概述

2014年4月29日，我市某110kV線路（文中簡稱D線）發(fā)生單相瞬時性故障，系統(tǒng)電源側(cè)某站（文中簡稱A站）線路保護(hù)距離、零序I段均動作并檢無壓重合成功。負(fù)荷側(cè)某站（文中簡稱B站）主變高后備動作，跳三側(cè)，線路保護(hù)未動作，B站備自投檢測到母線無壓后，合F線，形成C站至A站的電磁環(huán)網(wǎng)。

2 故障前運行方式

B站由D線供電，F(xiàn)線為備用電源，在B站開環(huán)，B站投入110kV備自投。

3 動作行為分析

3.1 A站D線動作分析

D線線路發(fā)生瞬時性接地故障，A站110kV側(cè)主變中性點接地，反應(yīng)出明顯的接地故障電流，故翁江側(cè)保護(hù)動作為正確動作。

3.2 B站D線動作分析

由于考慮到直流偏磁對主變的影響，B站主變中性點為不接地運行方式，當(dāng)D線發(fā)生故障后，在B主變與線路間并不能形成零序網(wǎng)絡(luò)，零序電流不能流通，反應(yīng)線路接地故障的距離、零序保護(hù)均無故障量，故線路保護(hù)正常不動作。

3.3 B站主變動作分析

D線發(fā)生接地故障時，A站側(cè)保護(hù)跳閘后，因B站110kV為不接地系統(tǒng)，應(yīng)無故障電流，故障立即消失。正常情況下，B站線路、主變保護(hù)均無需動作，可通過A站D線重合閘恢復(fù)供電。

錄波圖顯示：D線B相持續(xù)存在微小的故障電流，經(jīng)分析此故障電流僅為電容電流，由于B站小電源作用維持D線線路一定電壓，D線維持弧光接地，因此，B站保護(hù)能反應(yīng)的故障量僅為主變中性點的零序過電壓保護(hù)，110kV系統(tǒng)中性點零序電壓有效值達(dá)到200V，且持續(xù)存在，導(dǎo)致官渡站主變110kV中性點零序過壓保護(hù)動作，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

4 小電流接地系統(tǒng)故障電流分析

因電容電流不熄弧導(dǎo)致主變后備保護(hù)跳閘，在韶關(guān)電網(wǎng)為首例，檢索相關(guān)科技文獻(xiàn)亦未找到類似案例。

根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計手冊一次部分》，小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，架空線路電容電流估算方法：

有架空地線金屬桿塔：Ic=1.1×3.3×U×L/1000（A）；

其中U為額定線電壓（kV）；L為線路長度（kM）；1.1為系數(shù)

B站D線線路長度8.876km，G線全長20.633km，B站110kV系統(tǒng)中性點不接地，不接地系統(tǒng)在單相接地后，故障電流為線路電容電流之和。

故流過線路故障點電容電流估算值為：

Ic=1.1×3.3×110×（8.876+20.633）/1000=11.783A

結(jié)合錄波圖，線路故障點實際流過電容電流為：0.1152×120=13.824A，考慮到實際架空線路有混搭水泥桿桿塔架設(shè)可能，故實際故障點電容電流略大于計算值。本次故障，由于無110kV系統(tǒng)接地相關(guān)電容電流數(shù)據(jù)可借鑒，故參考10kV單相接地電容電流數(shù)據(jù)，規(guī)范《過電壓及絕緣配合》，在3～66kV線路，若接地電容電流大于10A，則需在中性點加消弧線圈補(bǔ)償入地電容電流，達(dá)到故障點熄弧目的。顯然，此次故障故障點電容電流大于10A，且110kV主變中性點未裝設(shè)消弧線圈，故不能自動熄弧。

5 建議

綜合上述分析，本次線路故障，各保護(hù)均為正確動作，但從一次系統(tǒng)考慮，此次故障造成了B站主變后備跳閘，不利于110kV線路重合閘、備自投恢復(fù)供電，對系統(tǒng)可靠性供電產(chǎn)生了一定的影響。

為避免類似事故的再次發(fā)生，作者提出以下建議：

（1）若輸電線路綜合長度大于12.5km，需要整改。若110kV變電站不接地且有小水電上網(wǎng)，110kV線路單相接地電源側(cè)開關(guān)跳開后，考慮充分的裕度，線路自動熄弧的電容電流取5A，根據(jù)線路接地電容電流計算公式可推算出在該電流下綜合線路長度約為12.5km（包括該站其他110kV熱備用出線），若該站綜合線路綜合長度小于12.5km，可不采取整改措施。若線路綜合長度大于12.5km，可將該站接地方式改為中性點接地方式。

（2）加裝中性點加消弧線圈補(bǔ)償入地電容電流，達(dá)到故障點熄弧目的。

（3）線路配備光纖差動保護(hù)，更好地反應(yīng)故障電流，保證線路切除故障而非通過主變保護(hù)動作。故障線路D配備的是長園南瑞的ISA-311G線路保護(hù)，故障時零序保護(hù)投入，零序過流I段定值11.17A（一次值6700）；零序過流II段定值3A（一次值1800），0.4s；零序過流III段定值1.83A（一次值1100），1.2s；零序過流IV段定值0.46A（一次值280），1.5s；零序過流加速定值1A。這些一次值根據(jù)韶關(guān)電網(wǎng)零序電網(wǎng)計算所得經(jīng)驗值。這次事故中，A線路A相電流0.03A，B相電流0.15A，C相電流0.02A，未達(dá)到保護(hù)的整定值，保護(hù)未動作。因此，可以考慮線路配備光纖差動保護(hù)，合理整定起動元件定值，從而避免此類事故再次發(fā)生。

（4）若110kV變電站不接地，但該站后面串供有110kV中性點接地變電站時，可不采取整改措施。

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