劉 明，伏祥運，盧 笛，莊海龍，張志福

(連云港供電公司，江蘇 連云港 222004)

單相接地是110 kV 及以下電壓等級線路經常發(fā)生的故障，單相接地后接地點的零序電壓升至最高，零序電流也隨著距離短路點的遠近而大小變化[1，2]。發(fā)生永久性單相接地短路時，保護應該快速可靠而有選擇性地切除故障點，縮小停電范圍，在實際電網(wǎng)中，由于電源點的增加和電網(wǎng)規(guī)模的不斷加大，線路保護之間的配合會出現(xiàn)失去選擇性的問題，保護整定部門和電網(wǎng)生產現(xiàn)場也在根據(jù)問題逐步改善現(xiàn)有的保護配置。

1 一起非典型故障的分析

1.1 系統(tǒng)模型及簡介

220 kV 佟圩變系統(tǒng)接線如圖1 所示。其220 kV和110 kV 側均為雙母線接線方式，為了便于分析，圖中將110 kV 側簡化為單母線分段接線方式，35 kV側為單母線接線方式；佟圩變?yōu)閱巫冞\行的變電站，主變容量180 MV·A，主變?yōu)樽择钭儔浩鲙胶饫@組，這樣可以保證高次諧波的通道，使得感應電動勢的波形不會發(fā)生畸變，從而提高變壓器帶不平衡負載的能力，穩(wěn)定中性點電壓，提高電能質量。

佟圩變所配置的保護有主變的主保護配置差動I套和差動II 套，其中電流互感器斷線閉鎖差動保護，本體重瓦斯投跳閘，本體輕瓦斯、壓力釋放、油溫高、本體油位異常、風冷消失投信號，后備保護配置高壓側復壓過流保護、零序方向保護，中壓側復壓過流和零序過流保護，低壓側復壓過流保護以及失靈保護；110 kV 線路配置三段接地距離保護、三段相間距離保護、四段零序過流保護，線路測量方向指向線路，重合閘投入。

1.2 發(fā)生事故

圖1 佟圩變系統(tǒng)接線圖

如圖1 所示，佟圩變佟西767 開關保護測距0 km，佟西767 線路2～3 號桿有吊車碰線，造成C 相導線斷股，發(fā)生永久性單相接地，重合不成功；同一時間內，晨興電廠銀圩761 開關跳閘，保護屏上零序保護、差動保護和距離保護均有信息打出，2 號機組解列。經過現(xiàn)場檢查確認并查閱故障信息得知保護具體動作情況如表1 所示。

表1 保護動作情況

1.3 保護配置及動作情況

佟西767 線路C 相接地故障時零序電流在網(wǎng)絡中的流向如圖2 所示。佟圩變自耦變壓器接地，佟西線所供的西墅變主變中性點不接地，晨興電廠2 號主變接地，因此零序電流流向佟圩變主變和晨興電廠2 號變壓器，接地點零序電壓最高，實際的零序電流方向為由故障點流向接地點，而零序電流的正方向規(guī)定為母線流向線路，與零序電流的實際方向相反，在多電源系統(tǒng)中保護裝置會根據(jù)零序電流的正方向而有選擇性地動作，系統(tǒng)中單相接地發(fā)生在佟西線出口側，零序電流正方向由母線流向線路，應該由佟圩變佟西767 開關保護動作切除故障。

圖2 零序電流分布圖

佟西 767 開關采用的保護裝置為許繼WXH-811A，用于110 kV 線路的主保護和后備保護中，其四段零序保護和三段接地距離保護均投入，零序I 段電流定值整定為9000/75 A，動作時限0 s，零序II段電流定值整定為1800/15 A，動作時限0.5 s。晨興電廠銀圩761 開關采用的保護裝置為南瑞繼保RCS-9611C，用于110 kV 以下電壓等級的非直接接地系統(tǒng)或小電阻接地系統(tǒng)線路的電流保護中，在連云港地區(qū)正常用作10 kV 線路的保護裝置，其零序I 段電流定值整定為12 A，動作時限0 s，零序II 段電流定值整定為2 A,動作時限0.2 s。

1.4 事故及保護動作分析

分析表1 中的保護動作情況可以看出，晨興電廠銀圩761 開關零序II 段保護先動作，1076 ms 后佟圩變佟西767 開關零序II 段保護動作；故障點在佟西767 線路2～3 號桿，應該由佟西767 開關零序I 段保護或接地距離I 段保護動作瞬時切除故障點，而零序I段和接地距離I 段保護并未啟動出口；另外晨興電廠告知銀圩761 開關保護的方向為由線路指向母線，按照規(guī)定的方向，銀圩761 開關保護不應該動作跳閘，它卻啟動出口了；帶著疑問通過保護整定方案和定值單來查找原因。

1.4.1 零序I 段保護未出口原因分析

被保護線路較短時運行方式對零序保護范圍的影響如圖3 所示。I為最大運行方式時零序I 段的保護范圍，II為最小運行方式時零序I 段的保護范圍。

圖3 運行方式對零序保護范圍的影響

零序保護按照系統(tǒng)最大運行方式進行整定，由于系統(tǒng)中接地點的數(shù)量和位置在不斷變化，它受系統(tǒng)運行方式的影響很大，佟西線全長7.2 km，對于這樣的短線路來說，零序I 段保護的范圍會變得更小，系統(tǒng)運行方式的變化導致了零序I 段保護范圍為零的情況，所以佟西767 線路零序I 段保護未出口。

1.4.2 接地距離I 段保護未出口原因分析

接地距離保護測量的是故障點至保護裝置處的阻抗，它受系統(tǒng)運行方式的影響很小，保護范圍較穩(wěn)定。當導線通過樹木、吊車或其他物體對地發(fā)生短路時，過渡電阻較大，可達到幾十歐姆；故障點離保護裝置越近，保護整定的數(shù)值越小，則過渡電阻的影響就會越大，阻抗繼電器的動作特性受過渡電阻的影響也較大。過渡電阻與阻抗關系如圖4 所示。Rg即為接地短路時的過渡電阻，767 保護裝置的測量阻抗Zm.A等于Rg。

圖4 過渡電阻與阻抗關系

佟西767 開關保護裝置WXH-811A 使用的為偏移阻抗繼電器，佟西767 線路C 相經吊車接地時，為非金屬性接地，過渡電阻較大，另外接地距離I 段定值為1.14/0.12 Ω，數(shù)值較小，受過渡電阻的影響會更大，如圖5 所示。短路點離保護裝置很近，過渡電阻很容易就超出距離保護的范圍，這就是接地距離I 段未啟動出口的原因。

1.4.3 零序II 段保護出口原因分析

圖5 過渡電阻對接地距離保護影響的分析

2 改進措施

2.1 升級保護裝置

晨興電廠所用的保護裝置RCS-9611C 常用于連云港地區(qū)35 kV，10 kV 線路中，不能滿足110 kV 線路的保護配合要求，由于它不判別零序電流的方向即行動作，會造成保護動作失去可靠性，升級晨興電廠側的保護裝置可以解決這一問題。

2.2 零序保護定值自適應

由于零序保護定值是按系統(tǒng)最大運行方式整定的，在其他運行情況下保護的范圍要縮小，如果能夠給保護裝置整定N 套定值，實時監(jiān)測電力系統(tǒng)運行中的有關參數(shù)，并在發(fā)生故障瞬間快速獲得故障類型以及系統(tǒng)阻抗，按照條件切換至適應于現(xiàn)有運行方式的整定值，再與實際零序電流進行比較，以確定保護是否應該動作于跳閘[3]。

2.3 減小過渡電阻的影響

如果佟圩變佟西767 開關的接地距離I 段采用不同特性的阻抗元件，其整定值都一樣的時候，全阻抗繼電器在+R 軸所占的面積較大，則受過渡電阻的影響越小，因此可以采用全阻抗繼電器的保護裝置；還可以采用多邊形動作特性、圓與四邊形組合動作特性的阻抗元件，均可有效減小不同情況下過渡電阻對保護裝置的影響。

3 結束語

通過深入分析連云港地區(qū)一起典型的接地故障，非典型的保護動作情況，發(fā)現(xiàn)了電網(wǎng)中現(xiàn)有保護配置所存在的問題，研究分析了問題產生的原因，并給出了解決方法。

[1]張自偉，李加慶，夏偉偉.一起10 kV 出線保護跳閘分析與探討[J].江蘇電機工程，2012，31(4)：18-20.

[2]張 磊.一起由于10 kV 線路拒動引起主變越級跳閘的事故分析[J].江蘇電機工程，2012，31(2)：16-17.

[3]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].北京：中國電力出版社，2010：13-17.