1例電廠出線跳閘事故分析

梁文武，劉復平，王琴

(1． 國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南 長沙410007;2． 中國能源建設集團湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙410007)

對稱分量法〔1－3〕使用電路疊加原理將電網三相不對稱故障時電氣量分解成對稱的正、負、零序分量，在系統各序參數下對故障相進行分析計算，是分析電網不對稱故障的常用方法。

本文使用對稱分量法對一例電廠出線發生的單相接地故障引起的連鎖事故進行分析，解釋了事故發生的原因，對變壓器分側零序差動保護應用進行了探討。

1 事故過程

甲電廠及對側變電站主接線及運行方式如圖1所示:線路1 經甲電廠5031 開關帶Ⅰ母空載運行，電廠高抗未投入，線路2 經5023 開關帶Ⅱ母及51B、52B 起備變試運行，起備變處于空載狀態，線路1 與線路2 開環運行。變電站通過線路3 連接至乙電廠，帶該廠1 臺起備變空載運行。

2014年7月15日13 時52 分，線路1 發生三相跳閘(變電站5012，5013 開關和甲電廠5031 開關三跳)，當時變電站5012，5013 開關和甲電廠5031 開關單相重合閘功能未投入，經檢查系線路1的2 套分相電流差動保護動作跳閘，故障相為B相，線路2 的2 套保護裝置有起動記錄，變電站側線路行波測距裝置線路1 故障測距結果約為40 km左右，接近線路全長44 km，甲電廠側線路行波測距裝置線路1 未起動，線路2 起動。

圖1 變電站及甲電廠主接線及運行方式

在線路1 跳閘同時另一處于倒送電試運期間的乙電廠起備變保護動作將該廠起備變切除。

經檢查電廠內設備正常，巡線也未發現明顯故障點，約1 h 后線路1 投入運行。

2014年7月16日15 時33 分，調度下令投入變電站5012，5013 開關和甲電廠5031 開關單相重合閘功能。17 時45 分，線路1 的2 套分相電流差動保護再次動作，B 相單相跳閘，隨后重合閘失敗三跳。經對比，2 次故障發生時刻的故障電流波形基本一致，判斷2 次事故應為同一處故障點引起，調度下令線路1 轉檢修調查事故原因。

第1 次事故發生時刻甲電廠線路1 與線路2 的故障波形圖分別如圖2，3 所示。圖2 中8 個波形通道分別為Ua，Ub，Uc，3U0，Ia，Ib，Ic，3I0。

圖2 甲電廠線路1 故障波形圖

圖3 甲電廠線路2 故障波形圖

此次事故中需要調查分析以下幾個原因:

1)甲電廠線路故障測距裝置中故障線路(線路1)不起動，而非故障線路(線路2)起動的原因。

2)線路1 故障引起乙電廠起備變跳閘的原因。

2 事故分析與調查

根據保護動作情況初步判斷，故障發生在線路1，但經過多次巡線檢查均未發現故障點，且因甲電廠故障測距裝置沒有線路1 測距結果，線路2 反而起動，為此，技術人員收集數據對此次事故進行了詳細分析。

使用對稱分量法進行分析，線路1 發生B 相接地故障，以B 相為特殊相的故障序網圖〔4－5〕如圖4 所示，圖4 中f 為故障點;k 表示線路1 末端(即甲電廠500 kV Ⅰ母處);，xs表示系統等值電勢和等值電抗;xL1，xL2，xL3分別表示線路1，2，3 等值電抗，其中線路1 等值電抗xL1以故障點f為分界被分成2 部分，即xL1－1與xL1－2;xT－Ⅰ，xm(0)分別表示甲電廠51B，52B 起備變高壓側繞組電抗與零序勵磁電抗，x'T－Ⅰ，x'm(0)分別表示乙電廠起備變高壓側繞組電抗與零序勵磁電抗，，，分別表示流經線路1，2，3 的B 相故障電流，各參數下角標括號中的1，2，0 分別表示該參數的正、負、零序參數或分量。

圖4 線路1 中B 相接地故障序網圖

電廠10 kV 高壓廠用變壓器采用Δ －Y 接線，高壓電動機中性點不接地，因此啟備變低壓繞組及高壓廠用變壓器和電動機均不能構成零序電流流通回路，不計入故障零序網絡。

從圖4 分析可知，從故障點端口看各序等值阻抗，正、負、零序等值阻抗Zff(1)，Zff(2)，Zff(0)分別如式(1)，(2)，(3)所示:

系統流經故障點的各序故障電流如式(4)所示:

由以上分析可知，事故時線路1 的B 相變電站側至故障點(圖4 中f 點)有故障電流流過，但由于線路1 甲電廠側(圖4 中k 點)母線空載，各序電流均無流通回路，因此沒有故障電流流過;線路2 只有零序故障電流流過，線路3 只有零序故障電流流過，分析結果與圖2，3 中的故障錄波裝置所記錄的故障波形基本一致。

乙電廠對保護裝置、二次回路、事故波形分析后發現是啟備變高壓側零序差動保護動作將該廠啟備變保護切除，進一步調查發現該廠中性點零序電流互感器接線極性與設計要求相反，事故時流經啟備變的穿越性零序故障電流，由于極性接反導致啟備變高壓側零序差流等于2，因此該廠啟備變保護在區外故障時誤動。

3 結論與探討

事故后最終查出線路1 的故障點位于甲電廠外第1 節與第2 節鐵塔之間，由于光纖復合架空地線施工時懸垂弧度過大，中午氣溫上升時，懸垂部位與下方輸電線路B 相導線發生放電;另一方面，乙電廠由于起備變保護高壓側零序電流極性錯誤導致區外故障時保護誤動。

由本文分析可知，本次線路1 發生接地事故時，甲電廠側線路1 沒有故障電流，線路2 有零序故障電流流過，因此甲電廠線路故障測距裝置中故障線路(線路1)不起動，而非故障線路(線路2)起動;

由于中性點有效接地系統發生接地故障時系統中會產生零序電流，變壓器分側零序差動保護等利用零序電流構成的保護原理上對區內接地故障靈敏度很高，但變壓器分側零序差動保護需要采用中性點外接零序電流，而系統正常運行時零序電流很小，中性點外接電流極性錯誤不容易被發現，該電流極性接反可能造成變壓器分側零序差動保護區外接地故障時誤動，區內故障時靈敏度降低甚至拒動，因此應格外重視變壓器分側零序差動保護中性點零序TA 極性問題，變壓器沖擊合閘過程中的勵磁涌流一般三相不對稱，會產生零序電流，因此通過對變壓器勵磁涌流錄波波形進行分析可以檢查中性點零序TA 極性的正確性，當然還可以通過一次通流等其他方法來檢查零序TA 極性。

〔1〕何仰贊，溫增銀． 電力系統分析(上冊)〔M〕． 武漢:華中科技大學出版社，2002．

〔2〕熊信銀，張步涵． 電力系統工程基礎〔M〕． 武漢:華中科技大學出版社，2005．

〔3〕李光琦． 電力系統暫態分析(第3 版)〔M〕． 北京:中國電力出版社，2007．

〔4〕朱聲石． 高壓電網繼電保護原理與技術〔M〕． 北京:中國電力出版社，2005．

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