一起110kV区外故障造成用户双回供电线路开关跳闸的分析

朱 林

（宁夏电力公司生产技术部 宁夏 银川 750001）

谢智泉

（唐山供电公司配电中心 河北 唐山 063611）

胡 苏

（宁夏电力公司超高压分公司 宁夏 银川 750001）

1 引言

2010年1月28日10时07分，青铜峡330kV变电站青牵线保护动作，开关跳闸，与此同时由青铜峡变配出铝厂变的青三乙线保护动作，开关跳闸，事故发生后，现场进行了事故调查.

2 事故过程

事故前，青铜峡变、铝厂变、牵引变的110kV系统主接线图如图1所示.

图1 青铜峡变、铝厂变、牵引变110kV系统主接线示意图

事故前青铜峡变运行方式为，3＃主变110kV侧中性点接地，中压侧接于I母，青牵线接于II母，青三乙线接于II母，青三甲线接于I母，母联开关在合.铝厂变运行方式为，青三甲线接于I母，青三乙线接于II母，母联开关在合.牵引变运行方式为，青牵线开关在合.

青铜峡变情况：2010年1月28日10时07分，青牵线零序II段、接地距离II段保护动作，B相单相接地，出口跳闸，重合闸成功，保护装置运行情况正常，定值核对无误，录波器运行正常，测距为5.726km.

铝厂变情况：2010年1月28日10时07分，青三乙线零序II段保护动作，出口跳闸，重合闸未投，保护装置运行情况正常，定值核对无误，因为青三乙线未发生故障，故不应该跳闸，引发事故.

另青牵线线路全长5.35km，青三甲、乙线为同杆双回架设，线路全长1.51km.经检查线路未发现青三乙线线路有故障，故青三乙线零序II段保护动作为误动作，引发事故.

文中将对上述事故进行分析，并提出改进措施.

3 事故分析

3.1 零序电流分析

调取信息子站系统的故障信息，信息显示2010年1月28日10时07分，青铜峡变青牵线跳闸时，青三甲线、青三乙线有2.45A零序电流，且方向相反.对比各间隔零序电流定值结果如表1所示.

表1 各间隔零序电流与信息子站采集值统计

由以上搜集到的信息，画出故障时零序电流示意图如图2，图中可以看出，当青铜峡330kV变电站母联开关在合，铝厂变电站母联开关在合时，并且青铜峡330kV变电站3＃主变压器110kV侧中性点接地，110kV侧接于II母，牵引变母线发生单相接地时，存在两个零序电流回路，是其中的3I01和3I02.当牵引变母线单相接地时，青铜峡330kV变电站的青牵线零序保护为正方向，满足定值正确动作，铝厂变电站的青三乙线同样零序保护为正方向，满足定值正确动作，并且整定时间同为0.3s，因此在故障时同时动作.

图2 故障时零序电流流向示意图

同样，由图中还可以看出，青铜峡变侧的05119青三甲线零序电流同样也是正方向，但因为05119青三甲线定值电流为9A，大于故障时流过本间隔的2.46A的零序电流而未启动；如果故障时零序电流能够满足该定值，则05119青三甲线也会同时跳闸，会造成铝厂变全站失压.当然，通过整定计算校核给出的定值，不会发生这种情况，在此只是提请注意.

3.2 短路电流计算

利用整定计算软件，计算青铜峡变青牵线出线末端接地故障时，流过青三甲、乙线短路电流，图形建模如图3所示.

图3 青牵线及青三甲、乙线图形建模

模拟故障前运行方式，青铜峡变＃1、＃2、＃3主变110kV侧并列运行，且＃3主变110kV侧中性点接地运行.设牵引变110kV母线发生B接地短路故障，对比各间隔零序电流计算结果如表2所示.

表2中理论计算短路电流数据与实际动作电流接近，验证了青铜峡变青牵线故障造成铝厂侧青三乙线保护跳闸的理论合理性.

表2 各间隔零序定值与短路电流统计表

4 解决方法

4.1 断开铝厂变母联开关 加装母联备自投装置

造成铝厂变青三乙线跳闸的主要原因是存在3I02零序电流回路.如果断开零序电流回路，那么铝厂变青三乙线处则感受不到零序电流，也就不会造成跳闸.

由于铝厂属于重要负荷，如果断开母联开关，当青三甲线或青三乙线线路故障造成一条线路跳闸时，则会造成部分负荷失压，这时可以考虑装设母联备自投装置.该装置作用是当一条母线失压时迅速投入母联开关，从而当一条线路跳闸时，所有负荷快速恢复供电.

4.2 考虑铝厂变青三乙线与青铜峡变青牵线保护定值配合

在上述跳闸事件中，铝厂变青三乙线与青铜峡变青牵线同时跳闸的另一个原因是这两个开关的零序II段保护时间定值相同，同为0.3s.如果能够考虑时间级差配合，例如，铝厂变青三乙线时间定值0.5s，青铜峡变青牵线时间定值0.3s.则在此次故障中，青铜峡变青牵线先于铝厂变青三乙线跳闸，切除故障，则铝厂变青三乙线不会跳闸.

这种方案也可以解决本文所述其他跳闸情况.

4.3 停用零序电流保护 将线保护装置更换为光纤差动保护和距离保护

目前青三甲、乙线均采用高频保护作为主保护，保护装置为2001年投入运行的CSL161B型线路保护装置.

对于短线路或运行方式变化很大的情况，零序电流保护往往不能满足系统运行所提出的要求.电流保护的主要优点是简单、经济及工作可靠.但是由于这种保护整定值的选择、保护范围以及灵敏系数等方面都直接受电网接线方式及系统运行方式的影响，所以，在复杂网络中，它们都很难满足选择性、灵敏性以及快速切除故障的要求；影响零序电流大小的还有短路点的远近、平行线路或环网分流及互感等.目前在我国已有部分省市的地区级供电局采用了配置光纤差动保护后，停用零序保护的措施.

因此，建议更换青三甲、乙线保护装置为光纤差动保护、距离保护，并在这种短线路的特殊运行方式中退出零序保护.

5 结束语

并列运行双回线会在区外发生单相接地故障时，对并列运行双回线的零序保护造成影响，尤其当并列运行双回线线路较短时，影响更大，甚至造成区外故障误跳闸的情况发生，针对这一问题，从3个方面考虑解决方案，都能避免此类事故的发生.

1 江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术.北京：中国电力出版社，2007

2 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答（第二版）.北京：中国电力出版社，2000