高壓線路故障錄波圖分析

【摘 ?要】本文對赤峰新城熱電公司2*300MW燃煤熱電機組220KV高壓線路發(fā)生的各種常見類型故障波形進行分析總結(jié)，其中包括單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路和三相短路的故障錄波圖。根據(jù)各種故障類型的特點進行歸納整理，為各種電壓等級的高壓輸電線路發(fā)生的典型事故案例提供分析思路、提供最基本的參考點。

【關(guān)鍵詞】故障錄波圖;故障類型;分析

前言

近年來，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，對于電力企業(yè)的容量需求和可靠性要求不斷提高，各種形式的新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，促使電力系統(tǒng)的規(guī)模迅速擴大，設備運行和保護控制的手段也越來越復雜，再加上環(huán)境因素、設備老化及各種人為原因?qū)е码娏ο到y(tǒng)事故發(fā)生的風險性也隨之提高，所造成的事故波及范圍也相應增大，對現(xiàn)有的經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定造成了較大的影響。因此，分析和研究故障發(fā)生規(guī)律、故障發(fā)生特點，并采取相應的防范措施，可以有效地減少事故的發(fā)生。故障動態(tài)過程記錄故障發(fā)生前、發(fā)生時、發(fā)生后的波形和數(shù)據(jù)的全過程，是進行故障規(guī)律分析研究的重要依據(jù)，被稱為分析電力系統(tǒng)的基石。因此，分析故障錄波圖是評價繼電保護動作行為，分析設備故障原因，查找事故發(fā)生位置的重要手段。

1 單相接地短路故障錄波圖分析

1.1 故障情況簡述

220KV輸電線路系統(tǒng)接線如圖所示，故障前龍松1號線1QF、2QF都在合位。龍松1號線配置了CSC-103四方線路保護裝置和PSL-603U國電南自線路保護裝置，且每套主保護均為分相式電流差動保護，兩套線路保護重合閘均投單重方式。

龍松1號線非出口處發(fā)生A相接地故障，兩側(cè)分相電流差動保護A相動作，A相接地距離I段保護動作，A相零序過電流I段保護動作，兩側(cè)A相斷路器動作跳閘，約0.7S后兩側(cè)A相斷路器重合成功后繼續(xù)運行。

1.2 錄波圖分析

故障前40ms三相電壓對稱，無零序電壓。三相電流為對稱負荷電流，無零序電流。

故障從0ms開始，A相電壓下降，B、C相電壓較故障前基本保持不變，出現(xiàn)零序電壓。0ms時刻，A相電流升高，故障期間B、C相電流略有變化，其中B相電流幅值略有下降，C相電流幅值略有上升，出現(xiàn)零序電流。故障電流共持續(xù)了2.5個周波，約50ms。

第一套保護約在20ms時A相跳閘出口，第二套保護約在23ms時A相跳閘出口。斷路器開斷時間約30ms。出口繼電器返回時間約30ms。

第一套保護重合閘脈沖大約在700ms時發(fā)出，第二套保護重合閘脈沖大約在703ms時發(fā)出。由于合閘后，沒有再次出現(xiàn)故障分量，說明發(fā)生的是瞬時性故障。

滯后約100度，說明發(fā)生的是正方向A相接地短路故障。綜上所述，就此推斷故障點發(fā)生的是瞬時性正方向A相接地短路故障。

2 兩相短路故障錄波圖分析

2.1 故障情況簡述

龍松1號線非出口處發(fā)生AB兩相短路，兩側(cè)分相電流差動保護A相、B相和C相均動作，相間距離I段保護動作，零序過電流I段保護動作，兩側(cè)三相斷路器均動作跳閘。

2.2 錄波圖分析

故障前40ms三相電壓對稱，無零序電壓。三相電流為對稱負荷電流，無零序電流。

故障從0ms開始，A、B兩相電壓下降，C相電壓較故障前基本保持不變。0ms時刻，A、B兩相電流升高，且幅值基本相等、相位相反，故障期間C相電流較故障前也基本保持不變。故障電流共持續(xù)了3個周波，約60ms。由于故障期間沒有出現(xiàn)零序電壓和零序電流，說明發(fā)生的是相間短路故障。

AB故障相間電壓超前AB故障相間電流75度。綜上所述，就此推斷故障點發(fā)生的是AB兩相短路故障。

3 兩相接地短路故障錄波圖分析

3.1 故障情況簡述

龍松1號線非出口處發(fā)生AB兩相接地短路故障，兩側(cè)分相電流差動保護A相、B相和C相均動作，相間距離I段保護動作，零序過電流I段保護動作，兩側(cè)三相斷路器均動作跳閘。

3.2 錄波圖分析

故障前40ms三相電壓對稱，無零序電壓。三相電流為對稱負荷電流，無零序電流。

故障從0ms開始，A、B兩相電壓下降，C相電壓較故障前基本保持不變，出現(xiàn)零序電壓。0ms時刻，A、B兩相電流升高，且幅值基本相等、相位相反，故障期間C相電流較故障前也基本保持不變，出現(xiàn)零序電流。故障電流共持續(xù)了3個周波，約80ms。由于故障期間出現(xiàn)了零序電壓和零序電流，說明發(fā)生的是接地短路故障。

AB故障相間電壓超前AB故障相間電流75度，且滯后約100度，說明故障點發(fā)生的是正方向相間接地短路故障。綜上所述，就此推斷故障點發(fā)生的是正方向AB兩相接地短路故障。

4 三相短路故障錄波圖分析

4.1 故障情況簡述

龍松1號線非出口處發(fā)生ABC三相短路故障，兩側(cè)分相電流差動保護A相、B相和C相均動作，相間距離I段保護動作，零序過電流I段保護動作，兩側(cè)三相斷路器均動作跳閘。

4.2 錄波圖分析

故障前40ms三相電壓對稱，無零序電壓。三相電流為對稱負荷電流，無零序電流。

故障從0ms開始，A、B、C三相電壓同時下降。0ms時刻，A、B、C三相電流同時升高。故障電流共持續(xù)了3.5個周波，約93ms。由于故障期間沒有出現(xiàn)零序電壓和零序電流，說明發(fā)生的是相間短路故障。

A相故障相電壓超前A相故障相電流75度，B相故障相電壓超前B相故障相電流75度，C相故障相電壓超前C相故障相電流75度。綜上所述，就此推斷故障點發(fā)生的是ABC三相短路故障。

5 結(jié)論

本文所研究的方向?qū)拥囟搪泛拖嚅g短路做了系統(tǒng)的概括，同時通過220KV系統(tǒng)側(cè)故障錄波圖的分析，可以初步判斷出高壓輸電線路具體發(fā)生的各種故障類型，這是提高電力設備安全穩(wěn)定運行的有效方式，也是提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的重要舉措，同時也是提高電網(wǎng)供電可靠性的重要手段。目前國家電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)許多繼電保護檢修人員做了大量的研究工作，研究結(jié)果表明，通過故障錄波圖分析，可以快速鎖定高壓輸電線路發(fā)生的故障類型和故障位置。但由于近年來電力系統(tǒng)規(guī)模的迅速擴大，實際在各種電壓等級的輸電線路上發(fā)生的各種類型故障，其故障波形會有一定的波動。如果僅憑高壓輸電線路的故障錄波圖進行分析，很難直接鎖定故障類型和故障位置。因此，高壓線路故障錄波圖分析需要結(jié)合一線檢修技術(shù)人員大量的現(xiàn)場實際工作經(jīng)驗，才能更好地對高壓輸電線路的故障類型和故障位置進行判斷。

參考文獻：

[1] 薛峰.怎樣分析電力系統(tǒng)故障錄波圖[M].北京：中國電力出版社，2014.

[2] 國家電力調(diào)度通訊中心.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2000.

作者簡介：

于海洋（1992.10），男，蒙古族，遼寧沈陽人，大學本科，助理工程師，繼電保護技術(shù)員，國家電力投資集團有限公司內(nèi)蒙古能源有限公司赤峰新城熱電公司。

（作者單位：內(nèi)蒙古錫林郭勒白音華煤電有限責任公司赤峰新城熱電分公司）