一起110 k V線路故障事件的繼電保護(hù)分析及思考

敖健永

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽江供電局，廣東 陽江529500）

0 引言

當(dāng)今電網(wǎng)快速發(fā)展，對供電可靠性的要求越來越高，電氣一次主設(shè)備的安全運(yùn)行和繼電保護(hù)及安自裝置的正確動(dòng)作對地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行十分重要。目前，10～110 k V電網(wǎng)繼電保護(hù)一般采用遠(yuǎn)后備原則，即在臨近故障點(diǎn)的開關(guān)處裝設(shè)的繼電保護(hù)或開關(guān)本身拒動(dòng)時(shí)，能由電源側(cè)上一級(jí)開關(guān)處的繼電保護(hù)動(dòng)作切除故障［1］。本文針對一起110 k V線路故障案例，對整個(gè)故障過程的保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行深入分析和思考，提出技術(shù)改進(jìn)建議。

1 故障概述

某年5月5日07：45，110 k V陽南線發(fā)生A相接地故障，220 k V陽湖站110 k V陽南線保護(hù)正確動(dòng)作出口，但由于開關(guān)拒動(dòng)，由220 k V陽湖站＃3主變中后備保護(hù)跳110 k V母聯(lián)，＃1主變中后備保護(hù)跳110 k V母聯(lián)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(cè)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(cè)110 k V港煉站110 k V備自投正確動(dòng)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(cè)110 k V石總站＃1主變高后備保護(hù)正確動(dòng)作，跳開兩側(cè)開關(guān)。110 k V石總站10 k V備自投正確動(dòng)作，跳＃1變低開關(guān)，合上10 k V分段開關(guān)。無負(fù)荷損失。

2 故障前運(yùn)行方式

220 k V陽湖站110 k VⅠ母、Ⅱ母并列運(yùn)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(yùn)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(yùn)行，＃1、＃2主變中性點(diǎn)不接地，＃3主變中性點(diǎn)直接接地。110 k V石總站110 k VⅠ母、Ⅱ母分列運(yùn)行，＃1變高掛110 k VⅠ母運(yùn)行，＃2變高掛110 k V Ⅱ母運(yùn)行，＃1、＃2主變中性點(diǎn)不接地，10 k VⅠ母、Ⅱ母分列運(yùn)行，110 k V陽南線無進(jìn)線開關(guān)及保護(hù)，低壓側(cè)無小電源上網(wǎng)。

故障前運(yùn)行方式如圖1所示。

3 繼電保護(hù)動(dòng)作情況分析

3.1 220 k V陽湖站110 k V陽南線保護(hù)動(dòng)作分析

圖1 故障前運(yùn)行方式圖

07：45：21，110 k V陽南線發(fā)生A相接地故障，最大故障相電流一次值9.403 k A，保護(hù)啟動(dòng)后14 ms接地距離Ⅰ段正確動(dòng)作出口，但由于開關(guān)拒動(dòng)，265 ms距離保護(hù)永跳出口，302 ms零序Ⅱ段出口，552 ms零序永跳出口，保護(hù)全部正確動(dòng)作。110 k V陽南線110 k V石總站側(cè)為線變接線，沒有配置線路保護(hù)。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(hù)動(dòng)作分析

07：45：21，220 k V陽湖站＃3主變中后備保護(hù)啟動(dòng)，保護(hù)啟動(dòng)后895 ms偏移接地1正確動(dòng)作出口跳開110 k V母聯(lián)，905 ms零序方向1正確動(dòng)作出口跳110 k V母聯(lián)。此時(shí)，220 k V陽湖站110 k VⅠ母、Ⅱ母分列運(yùn)行，＃2、＃3主變與故障點(diǎn)隔離，110 k VⅠ母上的110 k V系統(tǒng)成為不接地系統(tǒng)，接地故障造成110 k V系統(tǒng)中性點(diǎn)弧光過電壓。

3.3 220 k V陽湖站＃1主變保護(hù)動(dòng)作分析

07：45：21，220 k V陽湖站＃1主變中后備保護(hù)啟動(dòng)。在220 k V陽湖站＃3主變保護(hù)跳開110 k V母聯(lián)開關(guān)后，故障電流暫時(shí)消失，110 k V系統(tǒng)中性點(diǎn)出現(xiàn)過電壓，超過主變保護(hù)間隙零序電壓定值，但各段持續(xù)時(shí)間均沒達(dá)到間隙保護(hù)延時(shí)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(hù)不動(dòng)作。保護(hù)啟動(dòng)后約2 800 ms，故障發(fā)展為A、C兩相接地故障。保護(hù)啟動(dòng)后3 721 ms，＃1主變中后備保護(hù)偏移相間1動(dòng)作出口跳110 k V母聯(lián)，4 020 ms偏移相間2動(dòng)作出口跳開＃1變中開關(guān)。

3.4 110 k V石總站＃1主變保護(hù)動(dòng)作分析

07：45：21，110 k V石總站＃1主變后備保護(hù)啟動(dòng)。保護(hù)啟動(dòng)后約1 780 ms，由于110 k V系統(tǒng)中性點(diǎn)過電壓，110 k V石總站＃1主變中性點(diǎn)間隙擊穿，故障電流流過110 k V石總站＃1主變，滿足復(fù)壓閉鎖過流Ⅱ段定值，保護(hù)啟動(dòng)后3 378 ms復(fù)壓閉鎖方向過流Ⅱ段一時(shí)限正確動(dòng)作出口跳開＃1主變兩側(cè)開關(guān)。中性點(diǎn)間隙電壓二次值大于間隙電壓定值180 V，但不滿足時(shí)間定值2.1 s，間隙保護(hù)不動(dòng)作。

4 繼電保護(hù)思考

本次故障在2 800 ms時(shí)110 k V陽南線發(fā)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(hù)動(dòng)作出口。下面對故障未發(fā)展情況下的故障隔離問題進(jìn)行討論。

此時(shí)110 k V系統(tǒng)由于僅存在故障點(diǎn)這一個(gè)接地點(diǎn)，無法構(gòu)成故障電流回路，系統(tǒng)中各繼電保護(hù)將無法動(dòng)作。本次故障中可以看到，在2 800 ms時(shí)110 k V陽南線發(fā)展為A、C兩相接地短路故障之前，＃1變中性點(diǎn)零序電壓實(shí)際上已經(jīng)達(dá)到了180 V，但是由于各種擾動(dòng)的影響，使得其延時(shí)沒有達(dá)到定值1.2 s，若故障一直未發(fā)展，只要狀態(tài)穩(wěn)定達(dá)到1.2 s，220 k V陽湖站110 k VⅠ母的所有變壓器間隙保護(hù)將動(dòng)作。若此時(shí)變壓器中性點(diǎn)間隙過壓保護(hù)因達(dá)不到定值而無法動(dòng)作，則此時(shí)該局部系統(tǒng)將持續(xù)以此狀態(tài)運(yùn)行。由于220 k V陽湖站可以遠(yuǎn)方操作中性點(diǎn)地刀，且要求在1 h內(nèi)完成，上述情況至多保持1 h。當(dāng)110 k V側(cè)中性點(diǎn)地刀通過遠(yuǎn)方操作合上之后，系統(tǒng)產(chǎn)生零序電流，變壓器保護(hù)將會(huì)隔離故障。

5 結(jié)語

目前，110 k V電網(wǎng)繼電保護(hù)一般采用遠(yuǎn)后備原則，即在臨近故障點(diǎn)的開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，由電源上一級(jí)開關(guān)處的繼電保護(hù)動(dòng)作切除故障。為保證在故障造成系統(tǒng)失去接地變的情況下盡快恢復(fù)中性點(diǎn)接地，220 k V主變應(yīng)具備遠(yuǎn)方操作中性點(diǎn)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(hù)，從而做到快速和有效隔離故障，這樣對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(wǎng)10 k V～110 k V系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算規(guī)程［S］