一起110kV線路故障事件的繼電保護分析及思考

劉洋

【摘?要】本文主要針對110kV線路單相電阻接地的故障及解決措施展開了分析，對故障的基本情況作了詳細的闡述，并在分析了存在故障問題原因的基礎(chǔ)上，給出了一系列相應的解決措施，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，將會直接影響用戶供電。因此，我們必須要重視對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行了分析，相信對有關(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)運行方式

某220kV站110kV系統(tǒng)為雙母線并聯(lián)運行，2#主變110kV側(cè)中性點直接接地;110kV133#線路運行于該站110kVII段母線，處于空載運行;110kVNH站、CJ站通過該220kV站110kVI段母線形成單側(cè)電源環(huán)網(wǎng)供電。此環(huán)網(wǎng)運行方式的考慮因素是，當B、C、D線路中任一線路發(fā)生故障時，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)保護配置情況

133開關(guān)采用為某RCS-941D型線路保護裝置，配置三段式接地和相間距離保護，四段方向零序過流保護等;方向零序過流I段保護未投，重合閘啟用。

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

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

1.3 故障原因

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

2 保護裝置動作情況

2.1 220kV站133#開關(guān)保護裝置動作信息

12時44分39秒647毫秒保護裝置啟動。

相對時間763毫秒零序過流II段保護動作。

故障測距結(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44分42秒544毫秒重合閘動作。

相對時間192毫秒零序加速動作。

相對時間221毫秒距離加速動作。

故障測距結(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#開關(guān)保護裝置動作信息

12時41分24秒738毫秒保護裝置啟動。

相對時間425毫秒零序過流II段保護動作。

故障零序電流：2.98A

由于不同變電站的同步時鐘差異，兩站保護動作的絕對時間并不完全吻合。

3 保護動作行為分析

因故障非常清楚且單一，此處不再做故障分析，主要分析保護動作情況。

3.1 133#開關(guān)保護動作分析

133#開關(guān)保護裝置首先由方向零序過流II段保護動作跳閘，并重合成功，然后由零序、距離保護加速動作，再次跳閘。具體分析如下。

因133#開關(guān)出線為空載運行，當線路發(fā)生C相接地故障時，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（該保護未加補償阻抗，波形相位與實際一致）。且保護測距為45.8km，與實際接地點相差巨大，可看出線路并非瞬間金屬性接地，而是經(jīng)過渡電阻接地。接地距離保護未啟動，同時方向零序過流I段未投，所以由方向零序過流II段動作。

重合于故障線路后加速啟動時，故障測距為2.8km，與實際故障點距離相符，此時線路故障已經(jīng)呈現(xiàn)為金屬性接地，故零序、距離保護均加速動作跳閘。

在這次事故中，131#開關(guān)保護正確動作，但未達到速動性要求，而151#開關(guān)保護動作則存在選擇性失誤。主要原因在以下方面。

（1）133#開關(guān)保護受過渡電阻影響，未能瞬時動作，本地電網(wǎng)對方向零序電流保護的整定原則是：由于接地距離保護的采用，方向零序電流保護的作用已明顯弱化，方向零序電流I段保護范圍短，適應系統(tǒng)運行方式變化的能力差，在電網(wǎng)發(fā)生連續(xù)故障時，還可能由于網(wǎng)架的變化而導致誤動。其保護功能完全可以由允許較大接地電阻的接地距離保護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)過渡電阻接地短路的情況下，對接地距離保護會造成如下影響。

過渡電阻的存在使繼電器的測量阻抗增大，保護范圍縮短;保護裝置距短路點越近，受過渡電阻影響越大，有可能導致保護無選擇性動作;整定值越小，受過渡電阻的影響越大。

此次事故中，在133#開關(guān)保護第一次啟動時，接地距離I段（整定阻抗0.28Ω，動作時限0s）未能動作（A線路全長7.431kM，接地故障點距離保護安裝處2.8kM，在接地距離I段保護范圍內(nèi)），明顯受到了過渡電阻的影響。致使故障未能瞬時切除。在由方向零序過流II段保護啟動跳閘時，因動作時限問題，造成151#開關(guān)先于故障線路開關(guān)跳閘。

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

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國加大對電網(wǎng)建設(shè)的力度，110kV線路的故障問題得到了高度的重視。作為建設(shè)方，我們必須要認真制定合理的施工方案，并針對線路存在的故障問題，采取相應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：

[1]李茂起.110kV 配電線路單相接地故障分析[J].建筑學研究前沿.2013（01）.

[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例及改進措施的分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制.2009（22）.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司）