台风期间10 kV线路多点同时接地故障分析

刘志鹏

（海南电网电力调度控制中心，海口　570203）

台风期间10 kV线路多点同时接地故障分析

刘志鹏

（海南电网电力调度控制中心，海口570203）

在台风期间，继电保护装置能否正确动作对电网的安全稳定发挥着至关重要的作用。梳理110 k V某变电站的10 kV线路发生多次接地故障时的保护动作情况，分析故障前该变电站的运行方式和故障后保护装置的动作过程，通过对比相邻多条10 kV线路的保护动作报文，验证了保护装置动作逻辑的正确性，总结了此次事件中线路发生多点同时接地故障的实现过程。

变压器；电压跌落；接地故障；高阻；间歇性

0　引言

2014-09-16，第15号台风“海鸥”在海南文昌登陆，此次台风对电网造成了严重破坏［1］。16日和17 日110 kV某变电站的10 kV线路保护装置发出了多次接地保护动作的报文信息。通过对这些报文进行详细梳理，发现台风期间该110 kV站的10 kV线路发生了多点同时接地故障。理清这些动作过程能够为开展故障分析工作提供很好的学习素材［2］，为此，对这一比较复杂的保护动作情况进行了分析和研究。

1　事件前运行方式和保护配置情况

1.1事件前运行方式

事件发生前，110 kV某变电站的运行方式如图1所示。

图1　事件前运行方式

110 kV甲站的10 kV母线并列运行，10 kV母线分段开关1012处于运行状态，10 kV甲乙Ⅰ、Ⅱ线处于运行状态。

110 kV乙站的110 kV两条线路和1号主变处于热备用状态；10 kVⅠ母线和Ⅱ段母线分列运行，其分别由110 kV甲站的10 kV甲乙Ⅰ、Ⅱ线供电，10 kV母线分段开关1012处于热备用状态；10 kVⅠ段母线的10 kV乙Ⅰ线和其他终端线路处于运行状态；10 kVⅡ段母线的10 kV乙Ⅱ线和其他终端线路处于运行状态。

1.2站内保护配置情况

乙站10 kV进线均配置WT2024-C型号保护装置，版本号为V5.004.017，TA变比为400∶1。10 kV出线均配置WT2031-C型号线路保护装置，版本号为V5.005.016，TA变比为400∶1。

在10 kV乙Ⅰ线的保护装置中，设定电流速断定值为Izd0=2.03 A，Tzd0=0 s；限时速断定值为Izd1=1.3 A，Tzd1=0.2 s；过电流定值为Izd2=0.7 A，Tzd2=0.5 s。

2　110 kV乙站10 kV线路保护动作情况

2.110 kV乙Ⅰ线保护的动作情况

10 kV乙Ⅰ线的保护装置采用三相TA。该保护版本具备母线接地告警功能，定值为U0=15V，T=3 s。

1）9月16日的动作情况。

19∶53∶59.303，保护装置显示母线接地，B相接地，该相电压跌落，A、C两相电压升高，Ua=128.0 V，Ub=30.3 V，Uc=107.9V，U0=58.2 V。

19∶54∶07.951，保护装置显示母线接地，B相接地，该相电压跌落，A、C两相电压升高，Ua=130.5 V，Ub=33.8 V，Uc=105.3V，U0=58.2 V。

19∶54∶19.973，保护装置的过电流动作，A相过电流，该相电流为Ia=0.8 A，三相电压和零序电压分别为Ua=36.5 V，Ub=63.7 V，Uc=94.8 V，U0=25.9 V。

19∶54∶22.948，重合闸动作合闸。

19∶54∶23.151，保护后加速跳开。

2）9月17日的动作情况。

9∶30∶09.405，手动合上乙Ⅰ线1054开关。

10∶11∶08.656，保护装置显示母线接地。A、B两相发生相间接地故障，两相电流分别为Ia=0.8 A，Ib= 0.5 A。三相电压和零序电压分别为Ua=26.2 V，Ub= 87.7 V，Uc=121.6 V，U0=46.9 V。

10∶11∶15.620，保护装置再次显示母线接地。B相发生接地故障，该相电流为Ib=0.3 A。三相电压和零序电压分别为Ua=104.4 V，Ub=46.1 V，Uc=62.8 V，U0= 46.9 V；09∶46∶17.010，110 kV甲站后台报文显示母线接地告警复归。

10∶58∶03.000，保护装置显示母线接地。B相发生接地故障，该相电流为Ib=0.2 A。三相电压和零序电压分别为Ua=96.9V，Ub=49.9V，Uc=56.6V，U0=25.7V。

10∶58∶20.000，手动分开乙Ⅰ线1054开关。

2.210 kV甲乙Ⅰ线进线保护动作情况

10 kV甲乙Ⅰ线的保护装置采用三相TA。作为终端线路开关，其保护出口压板退出。该保护版本具备母线接地告警功能。

1）9月16日的动作情况。

19∶53∶55.973，保护装置显示过电流保护动作，A相电流为Ia=1.1A。

19∶53∶59.003、19∶54∶03.308和19∶54∶07.616，保护装置先后三次显示母线接地。

19∶54∶19.458、19∶54∶19.861和19∶54∶23.040，保护装置显示三次过电流保护动作，A相电流为Ia=0.9A。

19∶54∶26.585和56∶20.648，保护装置先后两次显示母线接地，电压分别为Ua=28.7 V，Ub=31.0 V，Uc=108.1 V，U0=58.7 V；Ua=127.2 V，Ub=42.4 V，Uc= 87.7 V，U0=50.7 V。

2）9月17日的动作情况。

10∶11∶04.960、10∶11∶05.050、10∶11∶05.120 和10∶11∶05.768，保护装置先后四次显示过电流保护动作，A、B相电流分别为Ia=1.0 A左右，Ib=0.6 A左右。

10∶11∶10.095，保护装置显示母线接地。

10∶11∶12.243，保护装置显示过电流保护动作，三相电流分别为Ia=1.0 A，Ib=0.3A，Ic=0.2 A。

2.3乙站10 kV乙Ⅱ线保护动作情况

10 kV乙Ⅱ线在110 kV乙站II段母线上运行，其配置一套WT2031-C型号线路保护装置，该保护版本具备母线接地告警功能。

1）9月16日的动作情况。

19∶53∶56.295，保护装置显示速断电流保护动作。A、B相电流分别为Ia=3.6A，Ib=3.2 A（电流速断定值为Idz1=2.9 A，t1=0.0 s）。

19∶53∶59.360，保护装置显示重合闸动作。

19∶53∶59.553，保护装置显示母线接地。

19∶54∶00.353，保护装置显示过电流保护动作，A相电流为Ia=6.0 A。过电流保护动作后，开关才完成储能，已储能信号复归，因此不启动重合闸。

19∶54∶23.073，保护装置显示母线接地。

19∶54∶26.345和19∶56∶20.130，保护装置先后两次显示母线接地。

2）9月17日的动作情况。

9∶36∶40.580，手动合闸线路送电。

10∶11∶05.068，保护装置显示速断过流保护动作，A、B相电流分别为Ia=3.3 A，Ib=3.9 A。

10∶11∶08.120，保护装置显示重合闸动作。

10∶11∶09.881，保护装置显示母线接地。

10∶11∶12.381，保护装置显示速断过流保护动作。B、C两相电流分别为Ib=3.4 A，Ic=3.9A。

10∶11∶14.315，保护装置显示母线接地。三相电压和零序电压分别为 Ua=107.4 V，Ub=44.3 V，Uc= 66.1 V，U0=33.0 V。

3　110 kV乙站10 kV线路保护的动作分析

3.19月16日乙Ⅰ线保护的动作分析

19∶54∶19.458、19∶54∶19.861和19∶54∶23.040，乙站甲乙Ⅰ线保护装置先后3次发生A相过电流保护动作，A相故障电流均为0.9 A，电压和电流情况如表1所示。

19∶54∶19.973，乙Ⅰ线路保护的A相过电流保护动作。A相电流为Ia=0.8 A，三相电压和零序电压分别为Ua=36.5 V，Ub=63.7 V，Uc=94.8 V，U0=25.9 V。

以上两点说明，故障发生时，乙Ⅰ线中A相电流和甲乙Ⅰ线中A相电流吻合。同时，A相电压没有完全跌落到零，B相电压没有明显升高。由此判断，乙站乙Ⅰ线A相与甲乙Ⅰ线A相存在经过渡电阻的间隙性接地现象，属于跨线相间高阻接地短路。

表1　甲乙I线保护装置动作时刻报文信息

3.29月16日乙Ⅱ线保护的动作分析

19∶53∶56.295，乙站乙Ⅱ线速断保护动作，三相电流分别为Ia=3.6 A，Ib=3.2 A，Ic=0.3 A，即A、B两相故障。

19∶53∶55.973，乙站甲乙Ⅰ线A相过流保护动作，A相电流为Ia=1.1 A；19∶53∶59.553，乙Ⅱ线保护显示母线接地；19∶54∶00.353，乙Ⅱ线A相过流保护动作。

以上两点说明，一方面甲乙Ⅰ线只有A相存在电流，且10 kV母线存在零序电压，判断甲乙Ⅰ线A相存在间歇性接地现象。另一方面，乙Ⅱ线发生的故障属于A、B相间接地故障，后经查实乙Ⅱ线的分支线4号杆有树木倾斜碰到导线。

3.39月17日乙Ⅰ线保护的动作分析

在09∶30和09∶36左右，分别手动合上乙Ⅰ线开关1054和乙Ⅱ线开关1059进行恢复送电。

10∶11∶04.960、10∶11∶05.050、10∶11∶05.120和10∶11∶05.768，甲乙Ⅰ线保护装置先后4次显示过电流保护动作，电压、电流情况详见表2。

表2　甲乙I线保护装置动作时刻报文信息

10∶11∶05.068，乙Ⅱ线保护装置速断保护动作，A、B两相存在故障电流。10∶11∶09.881，保护装置显示母线接地。10∶11∶12.381，保护装置显示速断过流保护动作，B、C两相存在故障电流。

10∶11∶08.656，乙Ⅰ线保护装置报文显示母线接地，A、B电流分别为Ia=0.8A，Ib=0.5 A。10∶11∶15.620，乙Ⅰ线保护装置再次显示母线接地，B相电流为Ib= 0.3 A。三相电压和零序电压分别为Ua=104.4 V，Ub= 46.1 V，Uc=62.8 V，U0=46.9 V。此时C相电压没有明显升高，A相电压升为线电压，所以乙Ⅰ线A相接地消除。

以上三点说明，甲乙Ⅰ线A相仍然存在间歇性接地现象；在乙Ⅰ线和乙Ⅱ线恢复送电后，乙Ⅱ线的分支线上仍然有树木倾斜碰到导线；乙Ⅰ线存在A、B两相接地短路发展为B相经过渡电阻接地短路现象，经事后排查发现乙Ⅰ线确有A相烧断现象，且该线路B相存在接地点。

4　110 kV乙站10 kV线路保护动作原因分析

9月16日的19∶54左右，乙Ⅰ线A相与甲乙Ⅰ线A相存在经过渡电阻的间隙性接

5　结语

在“海鸥”台风期间，110 kV乙站10 kV线路发生多次接地故障。梳理故障发生时保护装置动作过程，通过对比相邻多条10 kV线路的保护动作报文分析，验证了保护装置动作逻辑的正确性。台风期间这些接地故障虽然很常见，但是其具有同时发生、多点出现、间隙持续、高阻接地、分析复杂等多种特点。为继电保护专业人员开展复杂性的故障分析工作提供学习素材和分析方法。

［1］袁华，张雄.10 kV线路接地故障原因分析及防范措施［J］.湖北电力，2011，35（3）：47-49.

［2］尤田柱.配电线路接地短路故障调查分析［J］.吉林电力，2000 （5）：28-29.

［3］周玉超.配电网接地故障原因分析及处理［J］.农村电气化，2004 （11）：41-41.

［4］徐波，张建文，蔡旭，等.电网不对称条件下小电流接地系统接地相辨识［J］.电工技术学报，2011，26（12）：175-182.

［5］高升宇.用配网接地故障波形分析推断故障原因的研究［J］.华东电力，2001，29（12）：14-18.

M ulti-point Ground Faults of 10 kV Lines during the Typhoon

LIU Zhipeng
（Electric Power Dispatching Control Center，Hainan Power Gird Corporation，Haikou 570203，China）

Actions of relay protections played a crucial role on the security and stability of power systems during the typhoon. The research on detail actions of 10 kV line protections in the 110 kV substation when multi-point ground faults happed was made.Operationmodesof thissubstation before faultsand action processesof10 kV line protectionsafter faultswere analyzed.The validity of the action logic of 10 kV line protectionswas verified by the comparison of actionmessageswith adjacent 10 kV line protections.Implementation procedures ofmulti-pointground faultsof10 kV lineswere concluded in detailduring this event.

transformer；voltage drop；ground fault；high resistance；intermittency

TM726

B

1007－9904（2016）03－0038－03

2015-10-24

刘志鹏（1983），男，博士，工程师，从事分布式发电、电动汽车、低频减载和最优潮流以及继电保护专业方面的研究工作。