一起110 k V線路故障事件的繼電保護分析及思考

敖健永

（廣東電網有限責任公司陽江供電局，廣東 陽江529500）

0 引言

當今電網快速發展，對供電可靠性的要求越來越高，電氣一次主設備的安全運行和繼電保護及安自裝置的正確動作對地區電網的安全穩定運行十分重要。目前，10～110 k V電網繼電保護一般采用遠后備原則，即在臨近故障點的開關處裝設的繼電保護或開關本身拒動時，能由電源側上一級開關處的繼電保護動作切除故障［1］。本文針對一起110 k V線路故障案例，對整個故障過程的保護動作情況進行深入分析和思考，提出技術改進建議。

1 故障概述

某年5月5日07：45，110 k V陽南線發生A相接地故障，220 k V陽湖站110 k V陽南線保護正確動作出口，但由于開關拒動，由220 k V陽湖站＃3主變中后備保護跳110 k V母聯，＃1主變中后備保護跳110 k V母聯和＃1變中，220 k V陽湖站110 k VⅠ母失壓。220 k V陽湖站110 k V陽黃線對側110 k V黃沙站熱備用，無影響。220 k V陽湖站110 k V陽港線對側110 k V港煉站110 k V備自投正確動作，跳開110 k V陽港線，合上110 k V港塘線。220 k V陽湖站110 k V陽南線對側110 k V石總站＃1主變高后備保護正確動作，跳開兩側開關。110 k V石總站10 k V備自投正確動作，跳＃1變低開關，合上10 k V分段開關。無負荷損失。

2 故障前運行方式

220 k V陽湖站110 k VⅠ母、Ⅱ母并列運行，110 k V陽南線、110 k V陽黃線、110 k V陽港線、＃1變中掛110 k VⅠ母運行，110 k V陽南Ⅱ線、110 k V陽城甲、乙線、＃2變中、＃3變中掛110 k VⅡ母運行，＃1、＃2主變中性點不接地，＃3主變中性點直接接地。110 k V石總站110 k VⅠ母、Ⅱ母分列運行，＃1變高掛110 k VⅠ母運行，＃2變高掛110 k V Ⅱ母運行，＃1、＃2主變中性點不接地，10 k VⅠ母、Ⅱ母分列運行，110 k V陽南線無進線開關及保護，低壓側無小電源上網。

故障前運行方式如圖1所示。

3 繼電保護動作情況分析

3.1 220 k V陽湖站110 k V陽南線保護動作分析

圖1 故障前運行方式圖

07：45：21，110 k V陽南線發生A相接地故障，最大故障相電流一次值9.403 k A，保護啟動后14 ms接地距離Ⅰ段正確動作出口，但由于開關拒動，265 ms距離保護永跳出口，302 ms零序Ⅱ段出口，552 ms零序永跳出口，保護全部正確動作。110 k V陽南線110 k V石總站側為線變接線，沒有配置線路保護。220 k V陽湖站110 k V陽南線故障錄波如圖2所示。

圖2 220 k V陽湖站110 kV陽南線錄波圖

3.2 220 k V陽湖站＃3主變保護動作分析

07：45：21，220 k V陽湖站＃3主變中后備保護啟動，保護啟動后895 ms偏移接地1正確動作出口跳開110 k V母聯，905 ms零序方向1正確動作出口跳110 k V母聯。此時，220 k V陽湖站110 k VⅠ母、Ⅱ母分列運行，＃2、＃3主變與故障點隔離，110 k VⅠ母上的110 k V系統成為不接地系統，接地故障造成110 k V系統中性點弧光過電壓。

3.3 220 k V陽湖站＃1主變保護動作分析

07：45：21，220 k V陽湖站＃1主變中后備保護啟動。在220 k V陽湖站＃3主變保護跳開110 k V母聯開關后，故障電流暫時消失，110 k V系統中性點出現過電壓，超過主變保護間隙零序電壓定值，但各段持續時間均沒達到間隙保護延時定值，而且間隙沒有擊穿，沒有間隙電流，所以220 k V陽湖站＃1主變中后備間隙零序保護不動作。保護啟動后約2 800 ms，故障發展為A、C兩相接地故障。保護啟動后3 721 ms，＃1主變中后備保護偏移相間1動作出口跳110 k V母聯，4 020 ms偏移相間2動作出口跳開＃1變中開關。

3.4 110 k V石總站＃1主變保護動作分析

07：45：21，110 k V石總站＃1主變后備保護啟動。保護啟動后約1 780 ms，由于110 k V系統中性點過電壓，110 k V石總站＃1主變中性點間隙擊穿，故障電流流過110 k V石總站＃1主變，滿足復壓閉鎖過流Ⅱ段定值，保護啟動后3 378 ms復壓閉鎖方向過流Ⅱ段一時限正確動作出口跳開＃1主變兩側開關。中性點間隙電壓二次值大于間隙電壓定值180 V，但不滿足時間定值2.1 s，間隙保護不動作。

4 繼電保護思考

本次故障在2 800 ms時110 k V陽南線發展為A、C兩相接地短路，使得220 k V陽湖站＃1主變中后備保護動作出口。下面對故障未發展情況下的故障隔離問題進行討論。

此時110 k V系統由于僅存在故障點這一個接地點，無法構成故障電流回路，系統中各繼電保護將無法動作。本次故障中可以看到，在2 800 ms時110 k V陽南線發展為A、C兩相接地短路故障之前，＃1變中性點零序電壓實際上已經達到了180 V，但是由于各種擾動的影響，使得其延時沒有達到定值1.2 s，若故障一直未發展，只要狀態穩定達到1.2 s，220 k V陽湖站110 k VⅠ母的所有變壓器間隙保護將動作。若此時變壓器中性點間隙過壓保護因達不到定值而無法動作，則此時該局部系統將持續以此狀態運行。由于220 k V陽湖站可以遠方操作中性點地刀，且要求在1 h內完成，上述情況至多保持1 h。當110 k V側中性點地刀通過遠方操作合上之后，系統產生零序電流，變壓器保護將會隔離故障。

5 結語

目前，110 k V電網繼電保護一般采用遠后備原則，即在臨近故障點的開關拒動時，由電源上一級開關處的繼電保護動作切除故障。為保證在故障造成系統失去接地變的情況下盡快恢復中性點接地，220 k V主變應具備遠方操作中性點地刀功能。對于重要變電站，如果條件允許，建議考慮近后備原則，配置110 k V斷路器失靈保護，從而做到快速和有效隔離故障，這樣對電網的安全穩定運行和提高供電的可靠性都具有重大的意義。

［1］Q／CSG110037—2012 南方電網10 k V～110 k V系統繼電保護整定計算規程［S］