高壓線路故障錄波圖分析

【摘 ?要】本文對赤峰新城熱電公司2*300MW燃煤熱電機組220KV高壓線路發生的各種常見類型故障波形進行分析總結，其中包括單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路和三相短路的故障錄波圖。根據各種故障類型的特點進行歸納整理，為各種電壓等級的高壓輸電線路發生的典型事故案例提供分析思路、提供最基本的參考點。

【關鍵詞】故障錄波圖;故障類型;分析

前言

近年來，隨著經濟社會的快速發展，對于電力企業的容量需求和可靠性要求不斷提高，各種形式的新能源大規模接入電網，促使電力系統的規模迅速擴大，設備運行和保護控制的手段也越來越復雜，再加上環境因素、設備老化及各種人為原因導致電力系統事故發生的風險性也隨之提高，所造成的事故波及范圍也相應增大，對現有的經濟發展和社會穩定造成了較大的影響。因此，分析和研究故障發生規律、故障發生特點，并采取相應的防范措施，可以有效地減少事故的發生。故障動態過程記錄故障發生前、發生時、發生后的波形和數據的全過程，是進行故障規律分析研究的重要依據，被稱為分析電力系統的基石。因此，分析故障錄波圖是評價繼電保護動作行為，分析設備故障原因，查找事故發生位置的重要手段。

1 單相接地短路故障錄波圖分析

1.1 故障情況簡述

220KV輸電線路系統接線如圖所示，故障前龍松1號線1QF、2QF都在合位。龍松1號線配置了CSC-103四方線路保護裝置和PSL-603U國電南自線路保護裝置，且每套主保護均為分相式電流差動保護，兩套線路保護重合閘均投單重方式。

龍松1號線非出口處發生A相接地故障，兩側分相電流差動保護A相動作，A相接地距離I段保護動作，A相零序過電流I段保護動作，兩側A相斷路器動作跳閘，約0.7S后兩側A相斷路器重合成功后繼續運行。

1.2 錄波圖分析

故障前40ms三相電壓對稱，無零序電壓。三相電流為對稱負荷電流，無零序電流。

故障從0ms開始，A相電壓下降，B、C相電壓較故障前基本保持不變，出現零序電壓。0ms時刻，A相電流升高，故障期間B、C相電流略有變化，其中B相電流幅值略有下降，C相電流幅值略有上升，出現零序電流。故障電流共持續了2.5個周波，約50ms。

第一套保護約在20ms時A相跳閘出口，第二套保護約在23ms時A相跳閘出口。斷路器開斷時間約30ms。出口繼電器返回時間約30ms。

第一套保護重合閘脈沖大約在700ms時發出，第二套保護重合閘脈沖大約在703ms時發出。由于合閘后，沒有再次出現故障分量，說明發生的是瞬時性故障。

滯后約100度，說明發生的是正方向A相接地短路故障。綜上所述，就此推斷故障點發生的是瞬時性正方向A相接地短路故障。

2 兩相短路故障錄波圖分析

2.1 故障情況簡述

龍松1號線非出口處發生AB兩相短路，兩側分相電流差動保護A相、B相和C相均動作，相間距離I段保護動作，零序過電流I段保護動作，兩側三相斷路器均動作跳閘。

2.2 錄波圖分析

故障前40ms三相電壓對稱，無零序電壓。三相電流為對稱負荷電流，無零序電流。

故障從0ms開始，A、B兩相電壓下降，C相電壓較故障前基本保持不變。0ms時刻，A、B兩相電流升高，且幅值基本相等、相位相反，故障期間C相電流較故障前也基本保持不變。故障電流共持續了3個周波，約60ms。由于故障期間沒有出現零序電壓和零序電流，說明發生的是相間短路故障。

AB故障相間電壓超前AB故障相間電流75度。綜上所述，就此推斷故障點發生的是AB兩相短路故障。

3 兩相接地短路故障錄波圖分析

3.1 故障情況簡述

龍松1號線非出口處發生AB兩相接地短路故障，兩側分相電流差動保護A相、B相和C相均動作，相間距離I段保護動作，零序過電流I段保護動作，兩側三相斷路器均動作跳閘。

3.2 錄波圖分析

故障前40ms三相電壓對稱，無零序電壓。三相電流為對稱負荷電流，無零序電流。

故障從0ms開始，A、B兩相電壓下降，C相電壓較故障前基本保持不變，出現零序電壓。0ms時刻，A、B兩相電流升高，且幅值基本相等、相位相反，故障期間C相電流較故障前也基本保持不變，出現零序電流。故障電流共持續了3個周波，約80ms。由于故障期間出現了零序電壓和零序電流，說明發生的是接地短路故障。

AB故障相間電壓超前AB故障相間電流75度，且滯后約100度，說明故障點發生的是正方向相間接地短路故障。綜上所述，就此推斷故障點發生的是正方向AB兩相接地短路故障。

4 三相短路故障錄波圖分析

4.1 故障情況簡述

龍松1號線非出口處發生ABC三相短路故障，兩側分相電流差動保護A相、B相和C相均動作，相間距離I段保護動作，零序過電流I段保護動作，兩側三相斷路器均動作跳閘。

4.2 錄波圖分析

故障前40ms三相電壓對稱，無零序電壓。三相電流為對稱負荷電流，無零序電流。

故障從0ms開始，A、B、C三相電壓同時下降。0ms時刻，A、B、C三相電流同時升高。故障電流共持續了3.5個周波，約93ms。由于故障期間沒有出現零序電壓和零序電流，說明發生的是相間短路故障。

A相故障相電壓超前A相故障相電流75度，B相故障相電壓超前B相故障相電流75度，C相故障相電壓超前C相故障相電流75度。綜上所述，就此推斷故障點發生的是ABC三相短路故障。

5 結論

本文所研究的方向對接地短路和相間短路做了系統的概括，同時通過220KV系統側故障錄波圖的分析，可以初步判斷出高壓輸電線路具體發生的各種故障類型，這是提高電力設備安全穩定運行的有效方式，也是提高電力系統安全穩定性的重要舉措，同時也是提高電網供電可靠性的重要手段。目前國家電網和發電企業許多繼電保護檢修人員做了大量的研究工作，研究結果表明，通過故障錄波圖分析，可以快速鎖定高壓輸電線路發生的故障類型和故障位置。但由于近年來電力系統規模的迅速擴大，實際在各種電壓等級的輸電線路上發生的各種類型故障，其故障波形會有一定的波動。如果僅憑高壓輸電線路的故障錄波圖進行分析，很難直接鎖定故障類型和故障位置。因此，高壓線路故障錄波圖分析需要結合一線檢修技術人員大量的現場實際工作經驗，才能更好地對高壓輸電線路的故障類型和故障位置進行判斷。

參考文獻：

[1] 薛峰.怎樣分析電力系統故障錄波圖[M].北京：中國電力出版社，2014.

[2] 國家電力調度通訊中心.電力系統繼電保護實用技術問答（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2000.

作者簡介：

于海洋（1992.10），男，蒙古族，遼寧沈陽人，大學本科，助理工程師，繼電保護技術員，國家電力投資集團有限公司內蒙古能源有限公司赤峰新城熱電公司。

（作者單位：內蒙古錫林郭勒白音華煤電有限責任公司赤峰新城熱電分公司）