110 kV线路故障引起跳闸分析

王沁洋

(国网江苏省电力有限公司海安市供电分公司，江苏 南通 226600)

1 事故概况

1.1 故障前的运行方式

故障前，220 kV A 变电站经AB 线向110 kV B 变电站110 kVI母供电，110 kV B 变电站经BC线向110 kV C 变电站110 kVI母供电。B 变电站110 kV 1 号主变运行于110 kVI母，变压器35 kV侧运行于35 kVI母，连接35 kV 电厂D。

系统一次联结如图1 所示。

图1 系统一次联结

1.2 动作报告

220 kV A 变电站110 kV AB 线发生C 相永久性接地故障，AB 线光差保护动作跳A 变电站侧AB 开关，重合闸成功。110 kV B 变电站侧BA 线开关为线路受电侧开关，在正常运行时保护功能启用，但跳自身跳闸出口压板退出，BA 开关光差保护动作，本侧开关未跳。110 kV B 变电站，1 号主变高后备间隙过压保护动作，跳开1 号主变三侧701，301，101 开关。110 kV C 变电站，1 号主变高后备间隙过压保护动作，跳1 号主变两侧701，301，101 开关。

2 事故分析

该线路保护使用光纤分相纵差成套保护装置，其中差动元件的突变量电力比率差动判据为：

式中，为“突变量比率门槛值”，动作值分别是保护安装处、a 通道、b 通道对侧三侧的电流突变量。两个判据同时满足时，差动元件才可以触发。该装置有两个光纤通道，即A 通道与B 通道，两个通道完全独立，分别与其他侧的装置进行通信互联，并分别受“a 通道投入”“b通道投入”的功能软压板控制。根据需要，该保护是两端差动，“a 通道投入”和“b 通道投入”只投入其中一个，两个功能不同时使用，不影响计算逻辑，只是可将退出的通道的交流量记为“0”并参与计算。

因为故障点在该线路上，此时线路两端故障电流都流向区内故障点。线路电流互感器测量的故障电流远大于启动值，且线路两端电流互感器极性相反，测量电流的方向也均为正方向，代入以上突变量电力比率差动判据，公式(1)、(2)恒成立，满足动作条件。该线路保护动作逻辑正确。

(2) 根据《国家电网公司输配电工程典型设计110 kV 二次部分》规程要求，每回110 kV 线路的电源侧变电站一般宜配置一套线路保护装置，线路受电侧变电站可以不配。由于B 变电站属于该线路受电侧变电站，110 kV 出线AB 线受电侧线路开关虽然配置了线路保护装置，按照设计规程要求和整定原则，线路受电侧开关保护本身跳闸出口压板正常为退出状态，所以110 kV 出线AB 线受电侧开关在线路故障时保护动作，但开关并未跳开。因此造成35 kV 电厂D 经B 变电站1 号主变由35 kV 侧向110 kV 侧I母倒送电，再通过110 kV出线AB 线向故障点倒送电(见图2)。

图2 小电源系统反送电的电流流向

(3) 对110 kV 1 号主变的中性点进行分析，其中性点间隙电压为电压互感器二次侧，的相量和，即：

大电流接地系统为中性点直接接地系统。在这种接地方式下，当发生C 相单相接地的情况时，中性点不会偏移，则保持原有大小、方向不变，为0，代入公式得：测

但在本次事故中，这一段的110 kV 电力系统没有中性点接地，则中性点发生了偏移。因此：

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和的幅值扩大至原来的倍，由原来的相电压变为线电压，夹角为60°，和相加后，测得的电压值为原先相电压幅值的3倍，即300 V。

根据DL/T 5222—2005《导体和电器选择设计技术规定》，变压器的选择应按照三相短路接地时的短路电流为标准，所以系统中单相接地故障电流要小于等于三相短路接地故障电流，即：

一般认为Z1=Z2，则得出Z1=Z2 ≤Z0/3取Z0=3Z1=3Z2， 当 单 相 接 地 故 障 时，U0=0.6Ux=60 V，则3U0=180 V。由此可见，间隙电压保护整定的启动值远小于单相接地短路故障引起的开口三角电压测量值。

查看现场高后备保护装置后发现，B 变电站1号主变零序过压第I时限的控制字设置为退出，故造成间隙零序过压第I时限0.3 s 时未动作，35 kV电厂BD 线切除失败，且此时AB 线C 相接地故障一直存在，形成一个局部110 kV 不接地系统的一个接地故障；故在110 kV B 变电站1 号主变中性点产生零序过电压，110 kV B 变电站经BC 线向110 kV C 变电站110 kVI母供电，与110 kV C 变电站1 号主变并列运行。因此经0.6 s 延时后，造成110 kV B 变电站1 号主变间隙过压保护动作跳1 号主变三侧701，301，101 开关，以及110 kV C变电站1 号主变A，B 套保护间隙过压动作跳1 号主变两侧701，301，101 开关，造成了两个变电站内分别有一个主变停运的事故。

3 暴露问题

事故发生后输电运检人员通过查找发现，这是一起由输电线路鸟粪引起的线路永久性故障事件。引起事故的直接原因是定值单中联跳小电源功能未正确投入，导致小电源反送电至永久性故障，从而引起主变中性点后备保护跳主变各侧。从技术逻辑上来看，各保护装置动作逻辑都按照其下装的定值动作正确，这暴露了以下几个问题。

(1) 小电源未及时联跳。当前切除B 变电站35 kV 小电源D 处理方法是由主变后备间隙保护动作切除，但先要小电源反送电至故障点，形成中性点过电压击穿间隙后，才能切除小电源，对变压器间隙绝缘能力有一定影响。

(2) 相关定值整定及审核人员责任心不强、把关不到位，试验用定值单与投运用定值单使用同一定值单号，在工作现场造成混淆。

(3) 继电保护整定失误，验收时误用试验用定值单。

(4) 现场整定人员没有能力判断定值单的准确性，未提出疑问。

4 改进对策

针对上述问题，提出了相应的改进对策，并进行及时整改。

(1) 在受电侧线路保护中增设联跳小电源出口压板。在故障发生后的受电侧线路保护动作后，直接联跳受电侧变电站内的小电源，避免小电源反送电的发生。

(2) 加强继电保护专职技能、责任心的培养。在继保整定的工作中，就应该综合考量该区域的电网结构、整定原则和上下级配合等情况，尤其注意系统中存在小电源系统时，更是要从极端事故情况下考虑小电源的联跳情况。定值单编制完成后，要经过专业人士把关审核，层层签字批准，责任落实后才可以下达。在下达定值单时，要完全区分试验用定值单与投运用定值单，过期作废的定值单要及时提醒回收销毁，从源头保证现场使用的为最新定值单。

(3) 优化现场定值单惯例流程。验收过程时，现场验收人员应使用投运用定值单进行验收，这样才能模拟保护装置投运后的正常运行状态下应对各类故障的动作逻辑，而不是忽略运行状态仅验证该装置功能的完好性。现场应保证作业环境的整洁和定值单交接工作有序进行，不能拿错定值单。

(4) 加强现场作业人员技能培训。对变电运行和二次检修人员不仅要求完成下装定值工作流程，各类联跳回路也应该熟练掌握，对定值单内的整定内容要有了解，如有疑问，应暂停整定工作，及时向上级沟通反馈，确认无误后再继续完成整定工作。

5 结束语

继电保护是电网安全平稳运行的“防护墙”，因此继电保护的运维工作显得尤其重要，每一个环节应该环环相扣，但现实工作中仍然有很多隐患，比如人员责任心不强、作业次序安排不当、作业人员的素质不高等，在大型工作中还会出现工作交接混乱、工作敷衍了事的情况。因此，需要从每一次经验教训中，不断优化工作管理流程，提高人员技能水平和责任心，用秩序去约束制衡这些现象，这样才能确保电网安全稳定运行。