線路故障引發(fā)的線路及主變后備保護(hù)動(dòng)作分析

吳鳴秋

摘 要：后備保護(hù)是電力系統(tǒng)中的重要裝置之一，能保證電力供應(yīng)的安全性、穩(wěn)定性，減輕故障帶來的損失。本文首先介紹了后備保護(hù)在電力系統(tǒng)中的功能作用，然后以220KV線路、110KV線路為例，對(duì)線路故障引發(fā)的線路及主變后備保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行分析，提出整改措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：線路故障；后備保護(hù)動(dòng)作；原因分析；整改措施

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）22-0095-01

220kv、110kv高壓線路是高壓電力系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡(luò)，主要任務(wù)是向樞紐變電站、終端變電站傳輸電力。因此，保證線路安全是提高供電可靠性的基礎(chǔ)。另外，變壓器是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性。針對(duì)線路故障引起的線路及主變后備保護(hù)工作，及時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、分析故障原因，才能制定整改和防范措施，提高電網(wǎng)的安全性。以下對(duì)此深入探討。

1 后備保護(hù)在電力系統(tǒng)中的功能作用

簡(jiǎn)單來說，后備保護(hù)就是在主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，及時(shí)切除電力故障的保護(hù)設(shè)備。第一，從功能上來看，后備保護(hù)集測(cè)量、監(jiān)視、控制、保護(hù)、通信、人機(jī)接口等功能于一身，主要分為遠(yuǎn)、近兩種形式。其中，遠(yuǎn)后備保護(hù)是主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)功能。近后備保護(hù)是主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，本設(shè)備或本線路的另一套保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)功能；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)功能。第二，從后備保護(hù)的形式來看，包括過流保護(hù)、阻抗保護(hù)、零序保護(hù)、油溫油面監(jiān)控保護(hù)、中性點(diǎn)間隙保護(hù)等。第三，從保護(hù)范圍來看，主要包括兩個(gè)方面：一是220kv、110kv、35kv復(fù)壓方向過流保護(hù)；二是220kv、110kv、35kv零序方向過流保護(hù)。

2 案例1：220KV線路故障引發(fā)的線路及主變后備保護(hù)動(dòng)作

2.1 事故概況

以某變電站為例，220kv線路故障引起線路保護(hù)動(dòng)作，跳線路三相開關(guān)；主變后備保護(hù)動(dòng)作，跳220kv主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，最終造成全站失壓停電。該變電站內(nèi)有1臺(tái)220kv變壓器，額定電壓為220/121/10.5kv；1臺(tái)110kv變壓器，電壓等級(jí)為110/38.5/11kv。對(duì)保護(hù)動(dòng)作分析后得知，事故是因線路瞬時(shí)故障引起的，兩側(cè)開關(guān)甲203開關(guān)、乙203開關(guān)B相跳閘，乙變側(cè)單相跳閘后重合閘成功，但甲變側(cè)開關(guān)重合閘未動(dòng)作。線路跳閘后，甲變側(cè)的A、C相繼跳閘，造成甲變?nèi)臼和ｋ姟?/p>

2.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查

分析變電站的定值定期檢查記錄，發(fā)現(xiàn)沒有重合閘轉(zhuǎn)換把手、硬壓板投退等記錄，其余情況如下：（1）線路203開關(guān)主一保護(hù)，定值：內(nèi)重合把手有效控制字為0，重合閘控制字為1，931重合閘出口硬壓板已投，柜上重合閘把手處于“停用”位置。（2）線路203開關(guān)主二保護(hù)，定值：內(nèi)重合把手有效控制字為0，重合閘控制字為1，902啟動(dòng)重合閘至931出口硬壓板已投，902重合閘出口硬壓板未投，柜上重合閘把手處于“單重”位置。（3）線路203開關(guān)的斷路器失靈啟動(dòng)及輔助保護(hù)，投不一致保護(hù)控制字為0，投非全相保護(hù)出口硬壓板未投，開關(guān)本體非全相保護(hù)投入，時(shí)間繼電器指示為2s，繼電器無試驗(yàn)記錄。

2.3 原因分析

從動(dòng)作報(bào)告來看，（1）甲、乙兩側(cè)均保護(hù)啟動(dòng)，其中乙側(cè)12ms后光纖電流差動(dòng)動(dòng)作，甲側(cè)14ms后光纖電流差動(dòng)動(dòng)作。雖然線路保護(hù)的動(dòng)作是正確的，但在定值加用檢查時(shí)，忽視了保護(hù)柜上的重合閘把手，沒有擰到“單重”位置上，因此故障后重合閘未動(dòng)作。（2）203開關(guān)采用直流晶體管電子式時(shí)間繼電器，延時(shí)整定為2s，滿足相關(guān)規(guī)定。依據(jù)《JJF1282-2011電子式時(shí)間繼電器校準(zhǔn)規(guī)范》，規(guī)定最大允許誤差為（150±1%整定值），即±170ms，因此時(shí)間值范圍是1830ms-2170ms。但A、C分別在1742ms、1743ms動(dòng)作，不滿足規(guī)范要求，應(yīng)該更換處理。

2.4 整改措施

第一，將203開關(guān)上的注意保護(hù)重合閘把手調(diào)整到“單重”位置，同時(shí)更換時(shí)間繼電器。第二，改變保護(hù)定值檢查內(nèi)容，尤其是保護(hù)柜上的轉(zhuǎn)換把手、硬壓板投退等，作為重點(diǎn)檢查項(xiàng)目。

3 案例2：110KV線路故障引發(fā)的線路及主變后備保護(hù)動(dòng)作

3.1 事故概況

某110kv線路因發(fā)生線路覆冰，導(dǎo)致線路單相接地故障，線路零序方向過流III段保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)主變110kv側(cè)零序過流保護(hù)動(dòng)作跳閘，最終主變中壓側(cè)后備保護(hù)越級(jí)動(dòng)作。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查

分析保護(hù)動(dòng)作信息、觀察開關(guān)動(dòng)作情況，確定110kv線路開關(guān)跳閘，因此主變中壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，不是線路開關(guān)拒動(dòng)引起的。其余情況如下：（1）線路保護(hù)和主變保護(hù)動(dòng)作報(bào)告、定制整定顯示，保護(hù)動(dòng)作和動(dòng)作時(shí)間滿足整定原則，主變中壓側(cè)零序過流保護(hù)比零序方向過流III段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大0.5s，因此后備保護(hù)動(dòng)作不是整定錯(cuò)誤引起的。其中，保護(hù)I屏0ms時(shí)后備保護(hù)啟動(dòng)，3256ms時(shí)零序過流保護(hù)出口；保護(hù)II屏0ms時(shí)后備保護(hù)啟動(dòng)，3258ms時(shí)零序過流保護(hù)出口。（2）分析故障錄波圖，得知故障屬于一經(jīng)過渡電阻接地故障。故障初期零序電壓值較??；470ms后電壓值為1.97V，471ms后電壓值為2.02V。（3）線路保護(hù)配置的是三段式距離保護(hù)、四段式零序方向過流保護(hù)。主變中壓側(cè)反映接地故障保護(hù)，是一段式零序方向過流保護(hù)，短時(shí)限切除母聯(lián)開關(guān)，長(zhǎng)時(shí)限切除主變中壓側(cè)開關(guān)。為了提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，110kv線路環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，串聯(lián)多個(gè)變電站。整定計(jì)算時(shí)，線路保護(hù)時(shí)間整定值要滿足上下級(jí)電網(wǎng)配合，時(shí)間級(jí)差為0.5s。

3.3 原因分析

對(duì)整個(gè)故障報(bào)告分析后：（1）線路故障是過渡電阻單相接地故障，由于故障初期的零序電壓小，因此線路保護(hù)的零序方向元件沒有開放。（2）當(dāng)零序電壓超過零序方向元件的動(dòng)作門檻值，此時(shí)線路保護(hù)和主變保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間級(jí)差可以忽略，這是導(dǎo)致主變中壓側(cè)后備保護(hù)越級(jí)動(dòng)作的原因。

3.4 建議整改措施

第一，目前大多110kv線路系統(tǒng)中，主保護(hù)均未配置縱聯(lián)保護(hù)，變電站單母線接線時(shí)也沒有配置母差保護(hù)。一旦線路經(jīng)高阻接地，遵循保護(hù)原則就只能利用后備保護(hù)動(dòng)作。對(duì)此，在110kv線路系統(tǒng)中，建議避免環(huán)網(wǎng)運(yùn)行、多級(jí)串供，從而加大主變后備保護(hù)、線路保護(hù)之間的動(dòng)作時(shí)間級(jí)差。第二，環(huán)網(wǎng)運(yùn)行期間，要關(guān)注線路兩側(cè)保護(hù)相繼動(dòng)作情況，以及主變后備保護(hù)的時(shí)間配合。如下圖1所示，發(fā)生故障后，開關(guān)B處經(jīng)過的零序電流小，只有開關(guān)A跳開后，開關(guān)B處的保護(hù)才能動(dòng)作。第三，對(duì)于生產(chǎn)廠家而言，一方面要考慮保護(hù)動(dòng)作的可靠性，另一方面要降低零序方向元件的動(dòng)作電壓門檻值。

4 結(jié)語

后備保護(hù)具有測(cè)量、監(jiān)視、控制、保護(hù)、通信、人機(jī)接口等多種功能，是保證輸電穩(wěn)定性的重要設(shè)備。文中分別以220kv線路故障、110KV線路故障為例，分析了線路及主變后備保護(hù)動(dòng)作的原因，提出了相應(yīng)的整改和預(yù)防措施，以提高電力系統(tǒng)的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]姚創(chuàng)，李永麗，張衛(wèi)正，等.變壓器后備保護(hù)拒動(dòng)原因分析與改進(jìn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014，（1）：3850-3856.

[2]張永祥.線路故障引發(fā)的線路及主變后備保護(hù)動(dòng)作分析[J].電工技術(shù)，2017，（3）：94-96.