220KV線路單相斷線故障探析

覃勝現(xiàn)

廣西電網(wǎng)河池供電局 廣西 河池 546300

輸電線路在發(fā)生單相斷線且未接觸地面后，由于線路輕載的電流與線路保護(hù)動(dòng)作所設(shè)定的定值不符合，使微機(jī)保護(hù)所發(fā)出的信號(hào)只有呼叫值班人員，而出口跳閘的部分未見(jiàn)有保護(hù)動(dòng)作[1]。若運(yùn)行值班人員未對(duì)線路運(yùn)行情況嚴(yán)格檢查，則會(huì)使輸電線路一直處于非全相運(yùn)行的狀態(tài)中，進(jìn)而引起零序分量以及負(fù)序分量的產(chǎn)生，導(dǎo)致電網(wǎng)在發(fā)電、供電以及用電等方面的設(shè)備受損，擾亂周?chē)ㄐ畔到y(tǒng)。所以，探討預(yù)防措施以減少輸電線路進(jìn)行非全相運(yùn)行的時(shí)間顯得十分重要。

1.線路故障的原因

導(dǎo)致線路微機(jī)保護(hù)中呼叫值班人員的字牌發(fā)亮的原因有3個(gè)，分別是連接片變位、保護(hù)動(dòng)作以及系統(tǒng)故障。在分析故障原因時(shí)，可采取排除法進(jìn)行分析，若故障原因?yàn)橄到y(tǒng)故障，在變電站中，將會(huì)有若干條線路的微機(jī)保護(hù)上顯示呼叫值班人員字牌發(fā)亮，并發(fā)出警號(hào)。某變電站微機(jī)保護(hù)發(fā)出單相斷線線路保護(hù)的警號(hào)，在實(shí)地檢查后證實(shí)，是線路一側(cè)的設(shè)備A相隔離刀閘處阻波器和引出線的相連導(dǎo)線已燒斷。導(dǎo)致燒斷的原因是由于相連處未使用配套的線夾與導(dǎo)線，而相連處的電阻偏大，在長(zhǎng)期承受大電阻的背景下，相連處表面氧化腐蝕的情況日益加重，導(dǎo)致接頭處所承受的電阻日益增加，最終引起發(fā)熱的情況，使該處導(dǎo)線被燒斷[2]。

2.輸電線路長(zhǎng)時(shí)間為非運(yùn)行狀態(tài)的原因

雙線路微機(jī)保護(hù)為保護(hù)通電線路常常采取的常規(guī)設(shè)置，將LEP-901A型、LEP-902A型等設(shè)為微型保護(hù)，而開(kāi)關(guān)保護(hù)本體的三相不相同，使用母線電壓互感器對(duì)電壓進(jìn)行保護(hù)。LEP-901A型微機(jī)保護(hù)通過(guò)構(gòu)建快速Ⅰ段保護(hù)作為快速主保護(hù)，其構(gòu)成內(nèi)容包含了工頻變化量距離元件、高頻閉鎖零序方向元件以及高頻閉鎖工頻變化量方向元件，將兩段零序方向過(guò)流、接地距離、三段式相間等設(shè)置為完整的后備保護(hù)[3]。LEP-902A型微機(jī)保護(hù)也是通過(guò)構(gòu)建快速Ⅰ段保護(hù)作為快速主保護(hù)，其構(gòu)成內(nèi)容與LEP-901A型微機(jī)保護(hù)有所不同，其中包括了工頻變化量距離元件、高頻零序元件、高頻閉鎖距離等，將兩段零序方向過(guò)流、接地距離、三段式相間等設(shè)置為完整的預(yù)備保護(hù)。

2.1 非全相保護(hù)無(wú)法充分體現(xiàn)開(kāi)關(guān)處線路的線路故障

輸電線路的斷路器其本體配置所采取保護(hù)動(dòng)作為三相不一致保護(hù)，其中開(kāi)關(guān)處的三相不一致保護(hù)是通過(guò)對(duì)該處的輔助觸點(diǎn)直接利用而構(gòu)成。線路單相有斷線故障的情況出現(xiàn)時(shí)，若斷路器無(wú)跳閘保護(hù)動(dòng)作，那么開(kāi)關(guān)三相不一致保護(hù)相應(yīng)的也不會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，因此無(wú)法充分體現(xiàn)線路產(chǎn)生斷線故障的現(xiàn)象。

2.2 尚未開(kāi)動(dòng)處于線路保護(hù)內(nèi)部的零序電流Ⅲ段

輸電線路在發(fā)生單相斷線且未接觸地面后，由于線路輕載的電流與線路保護(hù)動(dòng)作所設(shè)定的定值不符合，導(dǎo)致無(wú)法啟動(dòng)線路保護(hù)狀態(tài)，則不會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的跳閘保護(hù)動(dòng)作，不過(guò)微機(jī)保護(hù)將會(huì)發(fā)出呼叫值班人員的警告信號(hào)，此時(shí)若運(yùn)行值班人員不重視線路障礙信號(hào)，及時(shí)采取措施排除線路故障，將會(huì)導(dǎo)致線路故障一直存在。

2.3 直接復(fù)歸中央屏上的信號(hào)

運(yùn)行值班人員在發(fā)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)上的信號(hào)時(shí)，應(yīng)對(duì)發(fā)出信號(hào)的原因認(rèn)真查找，同時(shí)對(duì)微機(jī)保護(hù)中所顯示的信息、報(bào)告進(jìn)行查看與記錄，在對(duì)線路保護(hù)盤(pán)中的信號(hào)進(jìn)行復(fù)歸處理后，再恢復(fù)中央屏的按鈕。若運(yùn)行值班人員還未查找信號(hào)發(fā)出的原因，對(duì)其采取處理措施便直接按下中央屏的復(fù)歸按鈕，則會(huì)導(dǎo)致線路再次出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)再出現(xiàn)警告信號(hào)[4]。

2.4 未能及時(shí)對(duì)電流表進(jìn)行切換

一些變電站是在早期所建設(shè)的，變電站主控制室中線路控制中央屏中均為各條線路安裝了相應(yīng)的電流表，在電流表的開(kāi)關(guān)處，可隨時(shí)切換三相線路。一般是切換到B相的位置，對(duì)B相電流進(jìn)行監(jiān)視，而監(jiān)控系統(tǒng)所采集電流為B相電流。若值班人員不重視報(bào)警信號(hào)，將其誤認(rèn)為是由于刮風(fēng)而導(dǎo)致的放電，則不會(huì)聯(lián)想到是斷線故障的情況，未能及時(shí)對(duì)電流表進(jìn)行切換。

3.預(yù)防對(duì)策

（1）基于線路的微機(jī)保護(hù)，通過(guò)突變量算法增加負(fù)載電流在斷線前的比值，提高零序電流。如此一來(lái)，便可對(duì)輸電線路微機(jī)保護(hù)中單項(xiàng)單純的斷線保護(hù)功能進(jìn)行完善。因?yàn)樨?fù)荷電流的大小并不會(huì)對(duì)負(fù)載電流在斷線前的比值以及零序電流產(chǎn)生影響，因此線路無(wú)論是處于單相斷線接地或單相單純斷線、重載運(yùn)行或是輕載運(yùn)行等狀態(tài)，均可確保保護(hù)靈敏性，切除故障的線路。

若A相斷線，則將A相的負(fù)荷電流設(shè)置為10%的額定負(fù)載，那么負(fù)載電流在斷線前的比值以及零序電流的突變量則為：

由此可見(jiàn)，負(fù)荷電流的大小對(duì)負(fù)載電流在斷線前的比值以及零序電流并不會(huì)產(chǎn)生影響，△Io可根據(jù)5%～10%進(jìn)行設(shè)定[5]。在設(shè)定動(dòng)作時(shí)間時(shí)，應(yīng)對(duì)錯(cuò)開(kāi)線路的重合閘以及開(kāi)關(guān)三相不一致的保護(hù)動(dòng)作等時(shí)間進(jìn)行考慮。結(jié)合該原理對(duì)零序電流的啟動(dòng)原件進(jìn)行設(shè)定，從而確保線路斷線故障結(jié)果反映的可靠性，并保障周?chē)旊娋€路的零序過(guò)流保護(hù)不被影響。

（2）在安裝以及檢修輸電線路時(shí)，所使用的線夾與導(dǎo)線必須要配套，而相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)督其檢修過(guò)程與驗(yàn)收過(guò)程。

（3）線路保護(hù)報(bào)警后，運(yùn)行值班人員應(yīng)對(duì)線路保護(hù)盤(pán)中的信號(hào)采取復(fù)歸處理，從而保障在線路故障未解決的情況下，線路保護(hù)仍可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，直到完全解決線路故障的問(wèn)題。

（4）值班人員在夜間要對(duì)輸電線路定期巡視，在夜間接頭若有發(fā)熱情況則表現(xiàn)得比較明顯，可觀察到接頭處呈發(fā)紅狀。此外，還可通過(guò)紅外線測(cè)溫儀對(duì)各個(gè)接頭處進(jìn)行定期檢測(cè)，以掌握線路的發(fā)熱情況。

（5）對(duì)檢修、運(yùn)行值班等人員的專業(yè)技能培訓(xùn)教育進(jìn)行加強(qiáng)，從而提高檢修、運(yùn)行值班等人員的責(zé)任心，增強(qiáng)其業(yè)務(wù)能力、技能水平等。

4.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于220KV輸電線路現(xiàn)階段所使用的微機(jī)保護(hù)而言，輸電線路在發(fā)生單相斷線且未接觸地面后，由于線路輕載的電流與線路保護(hù)動(dòng)作所設(shè)定的定值不符合，使微機(jī)保護(hù)所發(fā)出的信號(hào)只有呼叫值班人員，而出口跳閘的部分未見(jiàn)有保護(hù)動(dòng)作，使輸電線路有可能一直為非全相運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)突變量算法增加負(fù)載電流在斷線前的比值，提高零序電流，那么輕載運(yùn)行或重載運(yùn)行、單相斷線接地或單相斷線未接地等線路故障問(wèn)題均可解決。

[1]郭開(kāi)祿,趙希斌,劉愛(ài)華.110kV線路非全相運(yùn)行的分析及應(yīng)對(duì)措施的探討[J].江西電力 ,2010,34(01)：26-28.

[2]魏愛(ài)玉.220kV線路單相斷線故障的探討[J].電力與電工,2012,32(01)：33-35.

[3]陳宇.淺論電力系統(tǒng)運(yùn)行中的短路故障與短路電流計(jì)算[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊 ),2010(09)：308.

[4]湯弋,李曉明,李煜磊.防止500kV線路單相接地保護(hù)故障誤動(dòng)的規(guī)范校驗(yàn)方法[J].湖北電力 ,2009(03)：19-21.

[5]王宏宇.110kV及以上輸電線路故障分析及故障類型判斷探討[J].中國(guó)科技投資 ,2013(Z1)：53.