一起110kV線路故障事件的繼電保護(hù)分析及思考

劉洋

【摘?要】本文主要針對(duì)110kV線路單相電阻接地的故障及解決措施展開(kāi)了分析，對(duì)故障的基本情況作了詳細(xì)的闡述，并在分析了存在故障問(wèn)題原因的基礎(chǔ)上，給出了一系列相應(yīng)的解決措施，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】線路單相;電阻接地故障;解決措施

隨著如今電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，給電網(wǎng)建設(shè)提出了新的要求。但是由于110kV線路故障發(fā)生率較高，將會(huì)直接影響用戶供電。因此，我們必須要重視對(duì)110kV線路的建設(shè)，并采取有效的措施解決線路存在的故障問(wèn)題，特別是單相電阻接地的故障。基于此，本文就110kV線路單相電阻接地的故障及解決措施進(jìn)行了分析，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1 故障基本情況

1.1 系統(tǒng)運(yùn)行方式

某220kV站110kV系統(tǒng)為雙母線并聯(lián)運(yùn)行，2#主變110kV側(cè)中性點(diǎn)直接接地;110kV133#線路運(yùn)行于該站110kVII段母線，處于空載運(yùn)行;110kVNH站、CJ站通過(guò)該220kV站110kVI段母線形成單側(cè)電源環(huán)網(wǎng)供電。此環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式的考慮因素是，當(dāng)B、C、D線路中任一線路發(fā)生故障時(shí)，不造成110kVNH站和110kVCJ站任一變電站停電。如圖1所示。

1.2 相關(guān)保護(hù)配置情況

133開(kāi)關(guān)采用為某RCS-941D型線路保護(hù)裝置，配置三段式接地和相間距離保護(hù)，四段方向零序過(guò)流保護(hù)等;方向零序過(guò)流I段保護(hù)未投，重合閘啟用。

134#、151#開(kāi)關(guān)采用PRS-753D型線路保護(hù)，配置光纖分相縱差保護(hù)、三段式接地和相間距離保護(hù)，四段方向零序過(guò)流保護(hù)等;方向零序過(guò)流I段保護(hù)未投，重合閘停用。

135#、112#開(kāi)關(guān)采用CSC-163A型線路保護(hù)，配置光纖分相縱差保護(hù)、三段式接地和相間距離保護(hù)，四段方向零序過(guò)流保護(hù)等;方向零序過(guò)流I段、II段保護(hù)未投，重合閘停用。

1.3 故障原因

某日中午12點(diǎn)40左右，因一市政施工單位在電力線路附近施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)安全措施及監(jiān)督管理不到位，其吊車臂誤觸正在運(yùn)行的110kA線路（圖中K處，線路接地點(diǎn)實(shí)際位置距220kV站2.8km左右），造成線路C相對(duì)吊車臂放電，最終形成單相接地。

2 保護(hù)裝置動(dòng)作情況

2.1 220kV站133#開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置動(dòng)作信息

12時(shí)44分39秒647毫秒保護(hù)裝置啟動(dòng)。

相對(duì)時(shí)間763毫秒零序過(guò)流II段保護(hù)動(dòng)作。

故障測(cè)距結(jié)果：45.8km

故障相別：CN

故障相電流值：33.86A

故障零序電流：33.83A

12時(shí)44分42秒544毫秒重合閘動(dòng)作。

相對(duì)時(shí)間192毫秒零序加速動(dòng)作。

相對(duì)時(shí)間221毫秒距離加速動(dòng)作。

故障測(cè)距結(jié)果：2.8km

故障相別：CN

故障相電流值：33.50A

故障零序電流：33.46A

2.2 110kVNH站151#開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置動(dòng)作信息

12時(shí)41分24秒738毫秒保護(hù)裝置啟動(dòng)。

相對(duì)時(shí)間425毫秒零序過(guò)流II段保護(hù)動(dòng)作。

故障零序電流：2.98A

由于不同變電站的同步時(shí)鐘差異，兩站保護(hù)動(dòng)作的絕對(duì)時(shí)間并不完全吻合。

3 保護(hù)動(dòng)作行為分析

因故障非常清楚且單一，此處不再做故障分析，主要分析保護(hù)動(dòng)作情況。

3.1 133#開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作分析

133#開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置首先由方向零序過(guò)流II段保護(hù)動(dòng)作跳閘，并重合成功，然后由零序、距離保護(hù)加速動(dòng)作，再次跳閘。具體分析如下。

因133#開(kāi)關(guān)出線為空載運(yùn)行，當(dāng)線路發(fā)生C相接地故障時(shí)，故障電流非常明顯，而C相電壓變化較小，從錄波圖上看到，零序電流超前零序電壓約100度左右（該保護(hù)未加補(bǔ)償阻抗，波形相位與實(shí)際一致）。且保護(hù)測(cè)距為45.8km，與實(shí)際接地點(diǎn)相差巨大，可看出線路并非瞬間金屬性接地，而是經(jīng)過(guò)渡電阻接地。接地距離保護(hù)未啟動(dòng)，同時(shí)方向零序過(guò)流I段未投，所以由方向零序過(guò)流II段動(dòng)作。

重合于故障線路后加速啟動(dòng)時(shí)，故障測(cè)距為2.8km，與實(shí)際故障點(diǎn)距離相符，此時(shí)線路故障已經(jīng)呈現(xiàn)為金屬性接地，故零序、距離保護(hù)均加速動(dòng)作跳閘。

在這次事故中，131#開(kāi)關(guān)保護(hù)正確動(dòng)作，但未達(dá)到速動(dòng)性要求，而151#開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作則存在選擇性失誤。主要原因在以下方面。

（1）133#開(kāi)關(guān)保護(hù)受過(guò)渡電阻影響，未能瞬時(shí)動(dòng)作，本地電網(wǎng)對(duì)方向零序電流保護(hù)的整定原則是：由于接地距離保護(hù)的采用，方向零序電流保護(hù)的作用已明顯弱化，方向零序電流I段保護(hù)范圍短，適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的能力差，在電網(wǎng)發(fā)生連續(xù)故障時(shí)，還可能由于網(wǎng)架的變化而導(dǎo)致誤動(dòng)。其保護(hù)功能完全可以由允許較大接地電阻的接地距離保護(hù)I段替代。因此，本電網(wǎng)110kV線路所配置的方向零序電流I段、零序不靈敏I段都停用。

但在經(jīng)過(guò)渡電阻接地短路的情況下，對(duì)接地距離保護(hù)會(huì)造成如下影響。

過(guò)渡電阻的存在使繼電器的測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短;保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近，受過(guò)渡電阻影響越大，有可能導(dǎo)致保護(hù)無(wú)選擇性動(dòng)作;整定值越小，受過(guò)渡電阻的影響越大。

此次事故中，在133#開(kāi)關(guān)保護(hù)第一次啟動(dòng)時(shí)，接地距離I段（整定阻抗0.28Ω，動(dòng)作時(shí)限0s）未能動(dòng)作（A線路全長(zhǎng)7.431kM，接地故障點(diǎn)距離保護(hù)安裝處2.8kM，在接地距離I段保護(hù)范圍內(nèi)），明顯受到了過(guò)渡電阻的影響。致使故障未能瞬時(shí)切除。在由方向零序過(guò)流II段保護(hù)啟動(dòng)跳閘時(shí)，因動(dòng)作時(shí)限問(wèn)題，造成151#開(kāi)關(guān)先于故障線路開(kāi)關(guān)跳閘。

（3）解決方案：從此次事故來(lái)看，接地距離保護(hù)I段覆蓋較大接地電阻的效果并不理想，尚無(wú)法完全替代方向零序電流I段保護(hù)，可對(duì)未配備縱聯(lián)全線速動(dòng)保護(hù)的110kV線路啟用方向零序電流I段，以增強(qiáng)快速切除單相經(jīng)過(guò)渡電阻接地故障的能力;當(dāng)合環(huán)運(yùn)行時(shí)，按方向（母線指向線路）排列，151#開(kāi)關(guān)處于末端，其保護(hù)范圍僅限于B線路。鑒于151#開(kāi)關(guān)具備光纖電流縱差全線速動(dòng)保護(hù)，并且具備三段式相間、接地距離保護(hù)，方向零序過(guò)流II段的保護(hù)作用意義不大，可將方向零序過(guò)流II段保護(hù)停用（環(huán)網(wǎng)內(nèi)同樣情況的112#開(kāi)關(guān)已停用），以避免在類似情況下發(fā)生誤動(dòng)作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)加大對(duì)電網(wǎng)建設(shè)的力度，110kV線路的故障問(wèn)題得到了高度的重視。作為建設(shè)方，我們必須要認(rèn)真制定合理的施工方案，并針對(duì)線路存在的故障問(wèn)題，采取相應(yīng)有效的方法措施做好解決，以保障110kV線路的正常供電。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙建保、許沛豐、陳延昌、李建、茹予波.110kV線路單相接地故障實(shí)例及改進(jìn)措施的分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制.2009（22）.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司）