一起220 kV輸電線路故障及保護(hù)動(dòng)作分析

尹雪揚(yáng)

（九江萍鋼鋼鐵有限公司，江西九江332500）

供用電

一起220 kV輸電線路故障及保護(hù)動(dòng)作分析

尹雪揚(yáng)

（九江萍鋼鋼鐵有限公司，江西九江332500）

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和線路的檢查、故障動(dòng)作報(bào)告、故障錄波，分析了一起線路接地故障的類(lèi)型、過(guò)程和產(chǎn)生原因，對(duì)故障存在的疑點(diǎn)進(jìn)行了分析和排查，并對(duì)故障中繼電保護(hù)的動(dòng)作行為進(jìn)行了分析，得出了結(jié)論及工作改進(jìn)的方向。

故障；分析；變電所；線路；繼電保護(hù)

1 引言

九鋼公司220 kV變電所是江西鋼鐵行業(yè)唯一的一座企業(yè)自建、自主管理的220 kV變電所，總裝機(jī)容量為30萬(wàn)kVA、月用電量達(dá)1億kW·h、位居九江市各用電單位之首，其電源引自石鐘山500 kV變電所220 kV石鋼Ⅰ線和石鋼Ⅱ線，全長(zhǎng)9 km，橫穿澎湖高速、銅九鐵路和部分山坡，共31基鐵塔，其中共桿鐵塔7基。九鋼220 kV兩條線路自2008年11月供電以來(lái)、安全運(yùn)行正常。

2 故障簡(jiǎn)介

2.1 故障前運(yùn)行方式

九鋼220 kV變電所自投運(yùn)以來(lái)，采用220 kV石鋼Ⅰ線211#和石鋼Ⅱ線212#雙回路并列運(yùn)行供2臺(tái)15 kVA變壓器的供電運(yùn)行方式，變壓器低壓側(cè)采用35 kVⅠ段母線和Ⅱ段母線分列運(yùn)行的運(yùn)行方式、供下一級(jí)4個(gè)35 kV變電站的負(fù)荷。

2.2 事故經(jīng)過(guò)及現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

2012年10月4日07時(shí)04分，石鐘山500 kV變電所到九鋼220 kV變電所211#石鋼Ⅰ線A相接地出現(xiàn)跳閘，重合閘重合成功。事后，九鋼維修電工對(duì)外場(chǎng)和全線31基鐵塔和線路進(jìn)行了檢查和巡線工作，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。當(dāng)晚也進(jìn)行了夜巡檢查，只發(fā)現(xiàn)山坡上的5#和6#鐵塔上有放電響聲（因山上水氣較大、潮濕）。經(jīng)請(qǐng)示省、市供電公司安排在10月11日對(duì)石鋼Ⅰ線實(shí)行停電10 h進(jìn)行登桿檢查，檢查發(fā)現(xiàn)1#~7#鐵塔上鋼化玻璃絕緣子串灰塵污染較大、19#鐵塔鋼化玻璃絕緣子串有破裂現(xiàn)象、5#鐵塔附近找到一掉落的防鳥(niǎo)盒，其他正常。

2.3 保護(hù)動(dòng)作記錄和故障錄波

（1）石鐘山500 kV變電所A套保護(hù)PSL603GM數(shù)字式保護(hù)裝置故障報(bào)告（見(jiàn)表1）：時(shí)間為：2012年10月04日07分57秒454毫秒，廠站名：南自保線路：909000，裝置地址：114，管理序號(hào)：00028242。

（2）九鋼220 kV變電所A套保護(hù)PSL603GM數(shù)字式保護(hù)裝置故障報(bào)告（見(jiàn)表2），時(shí)間為：2012年10月04日07分57秒441毫秒。

2.4 故障距離查詢(xún)情況

根據(jù)石鐘山500 kV變電所A套保護(hù)PSL603GM數(shù)字式保護(hù)裝置距離零序保護(hù)顯示：故障類(lèi)型和測(cè)距為A相接地7.39 km；故障類(lèi)型雙端測(cè)距為A相接地8.35 km；B套保護(hù)RCS-931BM數(shù)字式保護(hù)裝置距離零序保護(hù)顯示：故障類(lèi)型和測(cè)距為A相接地7.1 km。

根據(jù)九鋼220 kV變電所保護(hù)裝置距離零序保護(hù)顯示：故障類(lèi)型和測(cè)距為A相接地0.4 km；故障類(lèi)型雙端測(cè)距為A相接地2.46 km。

2.5 故障存在的疑點(diǎn)

（1）故障后巡線和登桿檢查均未發(fā)現(xiàn)放電、拉弧的痕跡，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)樹(shù)枝等雜物碰、靠線路的故障現(xiàn)象。

（2）石鐘山500 kV變電所和九鋼220 kV變電所距離保護(hù)、故障測(cè)距結(jié)果不一致，使查找、判斷故障點(diǎn)增加了難度。

圖1 PSL603GM數(shù)字式保護(hù)裝置故障錄波（2012年10月04日07分57秒455毫秒）

圖2 PSL603GM數(shù)字式保護(hù)裝置故障錄波（2012年10月04日07分57秒441毫秒）

表1 石鐘山500 kV變電所A套保護(hù)PSL603GM數(shù)字式保護(hù)裝置故障報(bào)告

表2 九鋼220 kV變電所A套保護(hù)PSL603GM數(shù)字式保護(hù)裝置故障報(bào)告

3 九鋼220 kV石鋼Ⅰ線故障原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查、登桿檢查、故障報(bào)告、故障錄波和繼保試驗(yàn)情況分析：

（1）此故障為瞬間單相接地并達(dá)到了“故障相電流、故障零序電流、故障差動(dòng)電流”動(dòng)作值的A相線路接地故障。

（2）安裝在1#~7#鐵塔上的鋼化玻璃絕緣子串灰塵污染較大、大大地降低了絕緣子串的絕緣性能，安裝在山上的5#、6#鐵塔空氣濕度在晚上水氣較多、潮氣較重，使本來(lái)已被灰塵污染較大的鋼化玻璃絕緣子串產(chǎn)生爬電現(xiàn)象（夜巡時(shí)聽(tīng)到放電聲較大）。

（3）通過(guò)仔細(xì)觀察5#鐵塔附近掉落的一只防鳥(niǎo)盒，發(fā)現(xiàn)有新鮮的碰壞痕跡，正好又發(fā)現(xiàn)A相懸式瓷瓶上面缺防鳥(niǎo)盒，即可判斷為：石鋼Ⅰ線5#鐵塔上A相防鳥(niǎo)盒，在10月04日07分掉落時(shí)遇到被灰塵污染較大、潮氣較重而產(chǎn)生爬電現(xiàn)象的鋼化玻璃絕緣子串時(shí)、發(fā)生的瞬間單相接地現(xiàn)象、使石鋼Ⅰ線故障跳閘。

4 繼電保護(hù)動(dòng)作行為分析

（1）差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作

九鋼220 kV變電所線路光纖差動(dòng)保護(hù)采用分相電流差動(dòng)元件作為快速主保護(hù)，并采用PCM光纖為通道，使其動(dòng)作速度更快，因而是線路的主保護(hù)。是按比較被保護(hù)線路始端和末端電流大小與相位的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

經(jīng)查石鐘山500 kV變電所動(dòng)作報(bào)告：故障差動(dòng)電流14.11 A，保護(hù)定值設(shè)定為差動(dòng)電流高定值0.30 A；220 kV變電所動(dòng)作報(bào)告：故障差動(dòng)電流73.56 A，保護(hù)定值設(shè)定為差動(dòng)電流高定值1.50 A。兩處檢測(cè)的差動(dòng)電流值均已超過(guò)整定值，故發(fā)生線路光纖差動(dòng)保護(hù)跳閘屬正常動(dòng)作。但是兩變電所保護(hù)裝置檢測(cè)到的差動(dòng)電流值有偏差，說(shuō)明兩邊電流采樣、電流互感器性能或繼保裝置的靈敏度存在偏差。

（2）距離保護(hù)動(dòng)作

九鋼公司220 kV線路設(shè)置了三段式的距離保護(hù)作為本線及相鄰線路的后備保護(hù)，又稱(chēng)阻抗保護(hù)，是以距離測(cè)量元件為基礎(chǔ)構(gòu)成的保護(hù)，經(jīng)查石鐘山500 kV變電所動(dòng)作報(bào)告：故障類(lèi)型和測(cè)距發(fā)生距離零序保護(hù)C型A相接地7.39 km、測(cè)距阻抗值1.611+j 1.299Ω，故障類(lèi)型雙端測(cè)距A相接地8.35 km，接地距離Ⅰ段定值1.06Ω、Ⅱ段定值9.38Ω、Ⅲ段定值10.63Ω；220 kV變電所動(dòng)作報(bào)告：距離保護(hù)啟動(dòng)、故障測(cè)距結(jié)果為0.4 km、故障類(lèi)型雙端測(cè)距A相接地2.46 km，接地距離Ⅰ段定值0.2Ω、Ⅱ段定值1.32Ω、Ⅲ段定值3.96Ω，故障測(cè)距阻抗值符合距離保護(hù)定值，故距離保護(hù)屬正常動(dòng)作。但兩邊測(cè)距數(shù)據(jù)有偏差，可能是兩邊距離保護(hù)啟動(dòng)元件和距離方向元件控制收發(fā)信機(jī)發(fā)出信號(hào)有不一致。

（3）零序保護(hù)動(dòng)作

九鋼公司220 kV線路設(shè)置了四段式的零序電流保護(hù)，是利用電力元件發(fā)生接地故障時(shí)出現(xiàn)零序電流、零序電壓、零序功率變化的現(xiàn)象而構(gòu)成的保護(hù)方式。經(jīng)查石鐘山500 kV變電所動(dòng)作報(bào)告：故障零序電流6.46 A、零序啟動(dòng)電流0.20 A；九鋼220 kV變電所動(dòng)作報(bào)告：故障零序電流35.47 A、零序啟動(dòng)電流1.0 A，均達(dá)到了零序保護(hù)動(dòng)作值，說(shuō)明零序保護(hù)動(dòng)作正確。

5 結(jié)論及建議

通過(guò)以上分析，我們可以得出以下結(jié)論和建議：

（1）石鋼Ⅰ線5#鐵塔上A相防鳥(niǎo)盒掉落時(shí)，遇到被灰塵污染較大、潮氣較重而產(chǎn)生爬電現(xiàn)象的鋼化玻璃絕緣子串時(shí)、發(fā)生的瞬間單相接地現(xiàn)象是石鋼Ⅰ線故障跳閘的原因。通過(guò)差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)、零序保護(hù)動(dòng)作得到了證實(shí)。

（2）此次故障反映出我們對(duì)線路上的防鳥(niǎo)盒固定和鋼化玻璃絕緣子串的清灰工作存在不足，特別要加強(qiáng)在潮濕環(huán)境中的絕緣子的清灰工作，建議將鋼化玻璃絕緣子串（有破裂現(xiàn)象）更換成復(fù)合絕緣子串。

（3）石鐘山500 kV變電所和九鋼220 kV距離保護(hù)故障測(cè)距結(jié)果不一致，使查找、判斷故障點(diǎn)增加了難度，建議重新核算線路的阻抗值和對(duì)雙側(cè)進(jìn)行聯(lián)跳試驗(yàn)，使兩側(cè)距離保護(hù)啟動(dòng)元件和距離方向元件控制收發(fā)信機(jī)發(fā)出信號(hào)達(dá)到一致。

（4）此次故障證實(shí)了九鋼220 kV線路保護(hù)較完善，但必須嚴(yán)格按規(guī)范要求定期進(jìn)行參數(shù)的修正和對(duì)繼保裝置進(jìn)行試驗(yàn)。

Analysis of a Fault and Protection Action in a 220 kV Power Transmission Line

YIN Xueyang
（Jiujiang Pingxiang Iron and Steel Co.,Ltd.,Jiujiang,Jiangxi 332500,China）

Through on-site check of equipment and power line,fault action report and oscillograph recording,the type,process and cause of a line grounding fault were analyzed. Doubtful points in the fault were analyzed and investigated while the relay protection action of the fault was also analyzed,reaching a conclusion and improvement direction.

fault;analysis;transformer substation;power line;relay protection

TM63

B

1006-6764(2014)01-0001-03

2013－09－17

尹雪揚(yáng)（1968－），男，1992年畢業(yè)于南昌航空大學(xué)，電氣設(shè)備管理工程師，電氣工程師和電工高級(jí)技師，現(xiàn)從事電氣管理工作。