35 kV线路短路故障继电保护动作行为分析

郝松涛，王建杰，张敬平

(沧州供电公司，河北 沧州 061000)

1 故障概况及继电保护动作情况

2009年10月30日13时25分28秒，沧州某110 kV变电站35 kV出线3323线路上U相接地(接地点1)，35 kV系统U相接地后，V、W相对地电压抬升为线电压，15时05分47秒，2号主变压器35 kV W相引线对地放电(接地点2)，2号主变压器2套保护差动动作跳开主变压器三侧断路器(132、312、512)，全站失压(此站目前只有1台主变压器)，此变电站主接线及故障电流流向如图1所示。该次故障的起因是，3323线路U相单相接地故障，引起35 kV系统V相和W相对地电压升高为线电压，逼近一次设备的对地绝缘水平，最终导致2号主变压器35 kV W相引流线处(接地点2)对地放电，形成短路故障。

2号主变压器2套保护均为北京四方CSC-326FA(V1.33)保护装置，保护Ⅰ差动采用的是谐波闭锁原理，保护Ⅱ差动采用的是模糊识别理论。2套差动保护电流门槛定值均为0.9 A，比率制动系数均为0.5。短路故障发生后，保护Ⅰ21 ms V相比率差动动作，U、W相比率差动未动作；保护Ⅱ 20 ms比率差动动作，53 ms W相比率差动动作,U相比率差动未动作。

图1 变电站主接线及故障电流流向

2 继电保护动作行为分析

2.1 保护Ⅰ动作报告分析

在故障发生后21 ms时，由保护I动作报告(见图2)可知：

图2 保护I动作报告

a. V相差动电流约等于4 A，根据北京四方公司CSC326型主变压器保护装置说明书中差流计算公式，可得高压侧短路电流约为6.9 A。根据高压侧TA变比600/5，知110 kV侧短路电流约为830 A，35 kV短路电流约为2.6 kA。

b. 高压侧U相电流和W相电流大小相等、相位相反，呈明显U、W相短路特征。

c. 中压侧W相无故障电流。

d. U相比率差动未动作。

根据北京四方公司CSC-326型保护装置技术说明书差动电流计算公式可得:

U相差动电流和制动电流分别是：

由于U相差动电流和制动电流都为0,即U相动作点位于差动保护动作特性曲线(见图3)坐标系原点，结合图3可知，U相差动在动作区外,U相差动动作正确。

Ie-高压侧额定电流的二次值，文中Ie为1.75 A；Icd-差动门槛定值，文中Icd为0.9 A；KID-比率制动系数，文中KID为0.5；Isd-速断定值，文中Isd为14 A

e. V相比率差动动作。

根据北京四方公司CSC-326型保护装置技术说明书差动电流计算公式可得：

V相差动电流和制动电流分别是：

根据V相差动电流为4 A，V相制动电流为2 A，结合图3可知V相差动在动作区内,V相差动正确动作。

f. W相比率差动未动作。

根据北京四方公司CSC-326型保护装置技术说明书差动电流计算公式可得：

=8.0ej180°

W相差动电流和制动电流分别是：

根据W相差动电流为4 A，W相制动电流为6 A，结合图3知W相差动在动作区内，W相动作点比较靠近制动区，受保护算法的影响，该点出口动作需要较长时间。由图1可知，高压侧电流波形在故障后期出线平顶，说明TA在故障后期出现了饱和，产生了一定的二次谐波，闭锁了W相差动。并且在故障后期W相二次谐波闭锁出现了变位，进一步说明W相差动没有动作的原因是二次谐波闭锁。所以W相差动不动作正确。

2.2 保护Ⅱ动作报告分析

保护Ⅱ动作报告截图如图4所示，由图4知保护Ⅱ与保护Ⅰ的区别是保护ⅡW相差动动作。由于保护Ⅱ差动保护采用的是模糊识别理论，故障后期出现的二次谐波不会影响W相差动动作，所以保护Ⅱ动作行为正确。

3 防范措施

预防单相接地故障的发生,需要合理安排检修,及时清除线路障碍,尽量缩短检修时间,提高检修质量。另外，在春、秋两季认真组织清除线路障碍，对线路绝缘子进行擦拭维护，减少线路放电。可以采用以下方法进行预防：定期对配电线路进行检查，注意控制线路与周边事物的间距，拉线螺栓、固定螺丝和电线的松紧度要合适，不允许出现松动、脱落的迹象；各种配电设备例如避雷针、防断电熔丝等，要保护其绝缘性，定期对配电设备进行检测，应选用质量有保障的产品，对损坏的和不合格的产品应及时进行更换；电网上的配电线路，也要提高其绝缘性。

图4 保护II动作报告