1例电厂出线跳闸事故分析

梁文武，刘复平，王琴

(1． 国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南 长沙410007;2． 中国能源建设集团湖南省电力勘测设计院，湖南 长沙410007)

对称分量法〔1－3〕使用电路叠加原理将电网三相不对称故障时电气量分解成对称的正、负、零序分量，在系统各序参数下对故障相进行分析计算，是分析电网不对称故障的常用方法。

本文使用对称分量法对一例电厂出线发生的单相接地故障引起的连锁事故进行分析，解释了事故发生的原因，对变压器分侧零序差动保护应用进行了探讨。

1 事故过程

甲电厂及对侧变电站主接线及运行方式如图1所示:线路1 经甲电厂5031 开关带Ⅰ母空载运行，电厂高抗未投入，线路2 经5023 开关带Ⅱ母及51B、52B 起备变试运行，起备变处于空载状态，线路1 与线路2 开环运行。变电站通过线路3 连接至乙电厂，带该厂1 台起备变空载运行。

2014年7月15日13 时52 分，线路1 发生三相跳闸(变电站5012，5013 开关和甲电厂5031 开关三跳)，当时变电站5012，5013 开关和甲电厂5031 开关单相重合闸功能未投入，经检查系线路1的2 套分相电流差动保护动作跳闸，故障相为B相，线路2 的2 套保护装置有起动记录，变电站侧线路行波测距装置线路1 故障测距结果约为40 km左右，接近线路全长44 km，甲电厂侧线路行波测距装置线路1 未起动，线路2 起动。

图1 变电站及甲电厂主接线及运行方式

在线路1 跳闸同时另一处于倒送电试运期间的乙电厂起备变保护动作将该厂起备变切除。

经检查电厂内设备正常，巡线也未发现明显故障点，约1 h 后线路1 投入运行。

2014年7月16日15 时33 分，调度下令投入变电站5012，5013 开关和甲电厂5031 开关单相重合闸功能。17 时45 分，线路1 的2 套分相电流差动保护再次动作，B 相单相跳闸，随后重合闸失败三跳。经对比，2 次故障发生时刻的故障电流波形基本一致，判断2 次事故应为同一处故障点引起，调度下令线路1 转检修调查事故原因。

第1 次事故发生时刻甲电厂线路1 与线路2 的故障波形图分别如图2，3 所示。图2 中8 个波形通道分别为Ua，Ub，Uc，3U0，Ia，Ib，Ic，3I0。

图2 甲电厂线路1 故障波形图

图3 甲电厂线路2 故障波形图

此次事故中需要调查分析以下几个原因:

1)甲电厂线路故障测距装置中故障线路(线路1)不起动，而非故障线路(线路2)起动的原因。

2)线路1 故障引起乙电厂起备变跳闸的原因。

2 事故分析与调查

根据保护动作情况初步判断，故障发生在线路1，但经过多次巡线检查均未发现故障点，且因甲电厂故障测距装置没有线路1 测距结果，线路2 反而起动，为此，技术人员收集数据对此次事故进行了详细分析。

使用对称分量法进行分析，线路1 发生B 相接地故障，以B 相为特殊相的故障序网图〔4－5〕如图4 所示，图4 中f 为故障点;k 表示线路1 末端(即甲电厂500 kV Ⅰ母处);，xs表示系统等值电势和等值电抗;xL1，xL2，xL3分别表示线路1，2，3 等值电抗，其中线路1 等值电抗xL1以故障点f为分界被分成2 部分，即xL1－1与xL1－2;xT－Ⅰ，xm(0)分别表示甲电厂51B，52B 起备变高压侧绕组电抗与零序励磁电抗，x'T－Ⅰ，x'm(0)分别表示乙电厂起备变高压侧绕组电抗与零序励磁电抗，，，分别表示流经线路1，2，3 的B 相故障电流，各参数下角标括号中的1，2，0 分别表示该参数的正、负、零序参数或分量。

图4 线路1 中B 相接地故障序网图

电厂10 kV 高压厂用变压器采用Δ －Y 接线，高压电动机中性点不接地，因此启备变低压绕组及高压厂用变压器和电动机均不能构成零序电流流通回路，不计入故障零序网络。

从图4 分析可知，从故障点端口看各序等值阻抗，正、负、零序等值阻抗Zff(1)，Zff(2)，Zff(0)分别如式(1)，(2)，(3)所示:

系统流经故障点的各序故障电流如式(4)所示:

由以上分析可知，事故时线路1 的B 相变电站侧至故障点(图4 中f 点)有故障电流流过，但由于线路1 甲电厂侧(图4 中k 点)母线空载，各序电流均无流通回路，因此没有故障电流流过;线路2 只有零序故障电流流过，线路3 只有零序故障电流流过，分析结果与图2，3 中的故障录波装置所记录的故障波形基本一致。

乙电厂对保护装置、二次回路、事故波形分析后发现是启备变高压侧零序差动保护动作将该厂启备变保护切除，进一步调查发现该厂中性点零序电流互感器接线极性与设计要求相反，事故时流经启备变的穿越性零序故障电流，由于极性接反导致启备变高压侧零序差流等于2，因此该厂启备变保护在区外故障时误动。

3 结论与探讨

事故后最终查出线路1 的故障点位于甲电厂外第1 节与第2 节铁塔之间，由于光纤复合架空地线施工时悬垂弧度过大，中午气温上升时，悬垂部位与下方输电线路B 相导线发生放电;另一方面，乙电厂由于起备变保护高压侧零序电流极性错误导致区外故障时保护误动。

由本文分析可知，本次线路1 发生接地事故时，甲电厂侧线路1 没有故障电流，线路2 有零序故障电流流过，因此甲电厂线路故障测距装置中故障线路(线路1)不起动，而非故障线路(线路2)起动;

由于中性点有效接地系统发生接地故障时系统中会产生零序电流，变压器分侧零序差动保护等利用零序电流构成的保护原理上对区内接地故障灵敏度很高，但变压器分侧零序差动保护需要采用中性点外接零序电流，而系统正常运行时零序电流很小，中性点外接电流极性错误不容易被发现，该电流极性接反可能造成变压器分侧零序差动保护区外接地故障时误动，区内故障时灵敏度降低甚至拒动，因此应格外重视变压器分侧零序差动保护中性点零序TA 极性问题，变压器冲击合闸过程中的励磁涌流一般三相不对称，会产生零序电流，因此通过对变压器励磁涌流录波波形进行分析可以检查中性点零序TA 极性的正确性，当然还可以通过一次通流等其他方法来检查零序TA 极性。

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