梁文武，劉復(fù)平，王琴

(1． 國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙410007;2． 中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙410007)

對(duì)稱(chēng)分量法〔1－3〕使用電路疊加原理將電網(wǎng)三相不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)電氣量分解成對(duì)稱(chēng)的正、負(fù)、零序分量，在系統(tǒng)各序參數(shù)下對(duì)故障相進(jìn)行分析計(jì)算，是分析電網(wǎng)不對(duì)稱(chēng)故障的常用方法。

本文使用對(duì)稱(chēng)分量法對(duì)一例電廠出線發(fā)生的單相接地故障引起的連鎖事故進(jìn)行分析，解釋了事故發(fā)生的原因，對(duì)變壓器分側(cè)零序差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 事故過(guò)程

甲電廠及對(duì)側(cè)變電站主接線及運(yùn)行方式如圖1所示:線路1 經(jīng)甲電廠5031 開(kāi)關(guān)帶Ⅰ母空載運(yùn)行，電廠高抗未投入，線路2 經(jīng)5023 開(kāi)關(guān)帶Ⅱ母及51B、52B 起備變?cè)囘\(yùn)行，起備變處于空載狀態(tài)，線路1 與線路2 開(kāi)環(huán)運(yùn)行。變電站通過(guò)線路3 連接至乙電廠，帶該廠1 臺(tái)起備變空載運(yùn)行。

2014年7月15日13 時(shí)52 分，線路1 發(fā)生三相跳閘(變電站5012，5013 開(kāi)關(guān)和甲電廠5031 開(kāi)關(guān)三跳)，當(dāng)時(shí)變電站5012，5013 開(kāi)關(guān)和甲電廠5031 開(kāi)關(guān)單相重合閘功能未投入，經(jīng)檢查系線路1的2 套分相電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，故障相為B相，線路2 的2 套保護(hù)裝置有起動(dòng)記錄，變電站側(cè)線路行波測(cè)距裝置線路1 故障測(cè)距結(jié)果約為40 km左右，接近線路全長(zhǎng)44 km，甲電廠側(cè)線路行波測(cè)距裝置線路1 未起動(dòng)，線路2 起動(dòng)。

圖1 變電站及甲電廠主接線及運(yùn)行方式

在線路1 跳閘同時(shí)另一處于倒送電試運(yùn)期間的乙電廠起備變保護(hù)動(dòng)作將該廠起備變切除。

經(jīng)檢查電廠內(nèi)設(shè)備正常，巡線也未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，約1 h 后線路1 投入運(yùn)行。

2014年7月16日15 時(shí)33 分，調(diào)度下令投入變電站5012，5013 開(kāi)關(guān)和甲電廠5031 開(kāi)關(guān)單相重合閘功能。17 時(shí)45 分，線路1 的2 套分相電流差動(dòng)保護(hù)再次動(dòng)作，B 相單相跳閘，隨后重合閘失敗三跳。經(jīng)對(duì)比，2 次故障發(fā)生時(shí)刻的故障電流波形基本一致，判斷2 次事故應(yīng)為同一處故障點(diǎn)引起，調(diào)度下令線路1 轉(zhuǎn)檢修調(diào)查事故原因。

第1 次事故發(fā)生時(shí)刻甲電廠線路1 與線路2 的故障波形圖分別如圖2，3 所示。圖2 中8 個(gè)波形通道分別為Ua，Ub，Uc，3U0，Ia，Ib，Ic，3I0。

圖2 甲電廠線路1 故障波形圖

圖3 甲電廠線路2 故障波形圖

此次事故中需要調(diào)查分析以下幾個(gè)原因:

1)甲電廠線路故障測(cè)距裝置中故障線路(線路1)不起動(dòng)，而非故障線路(線路2)起動(dòng)的原因。

2)線路1 故障引起乙電廠起備變跳閘的原因。

2 事故分析與調(diào)查

根據(jù)保護(hù)動(dòng)作情況初步判斷，故障發(fā)生在線路1，但經(jīng)過(guò)多次巡線檢查均未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，且因甲電廠故障測(cè)距裝置沒(méi)有線路1 測(cè)距結(jié)果，線路2 反而起動(dòng)，為此，技術(shù)人員收集數(shù)據(jù)對(duì)此次事故進(jìn)行了詳細(xì)分析。

使用對(duì)稱(chēng)分量法進(jìn)行分析，線路1 發(fā)生B 相接地故障，以B 相為特殊相的故障序網(wǎng)圖〔4－5〕如圖4 所示，圖4 中f 為故障點(diǎn);k 表示線路1 末端(即甲電廠500 kV Ⅰ母處);，xs表示系統(tǒng)等值電勢(shì)和等值電抗;xL1，xL2，xL3分別表示線路1，2，3 等值電抗，其中線路1 等值電抗xL1以故障點(diǎn)f為分界被分成2 部分，即xL1－1與xL1－2;xT－Ⅰ，xm(0)分別表示甲電廠51B，52B 起備變高壓側(cè)繞組電抗與零序勵(lì)磁電抗，x'T－Ⅰ，x'm(0)分別表示乙電廠起備變高壓側(cè)繞組電抗與零序勵(lì)磁電抗，，，分別表示流經(jīng)線路1，2，3 的B 相故障電流，各參數(shù)下角標(biāo)括號(hào)中的1，2，0 分別表示該參數(shù)的正、負(fù)、零序參數(shù)或分量。

圖4 線路1 中B 相接地故障序網(wǎng)圖

電廠10 kV 高壓廠用變壓器采用Δ －Y 接線，高壓電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)不接地，因此啟備變低壓繞組及高壓廠用變壓器和電動(dòng)機(jī)均不能構(gòu)成零序電流流通回路，不計(jì)入故障零序網(wǎng)絡(luò)。

從圖4 分析可知，從故障點(diǎn)端口看各序等值阻抗，正、負(fù)、零序等值阻抗Zff(1)，Zff(2)，Zff(0)分別如式(1)，(2)，(3)所示:

系統(tǒng)流經(jīng)故障點(diǎn)的各序故障電流如式(4)所示:

由以上分析可知，事故時(shí)線路1 的B 相變電站側(cè)至故障點(diǎn)(圖4 中f 點(diǎn))有故障電流流過(guò)，但由于線路1 甲電廠側(cè)(圖4 中k 點(diǎn))母線空載，各序電流均無(wú)流通回路，因此沒(méi)有故障電流流過(guò);線路2 只有零序故障電流流過(guò)，線路3 只有零序故障電流流過(guò)，分析結(jié)果與圖2，3 中的故障錄波裝置所記錄的故障波形基本一致。

乙電廠對(duì)保護(hù)裝置、二次回路、事故波形分析后發(fā)現(xiàn)是啟備變高壓側(cè)零序差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作將該廠啟備變保護(hù)切除，進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)該廠中性點(diǎn)零序電流互感器接線極性與設(shè)計(jì)要求相反，事故時(shí)流經(jīng)啟備變的穿越性零序故障電流，由于極性接反導(dǎo)致啟備變高壓側(cè)零序差流等于2，因此該廠啟備變保護(hù)在區(qū)外故障時(shí)誤動(dòng)。

3 結(jié)論與探討

事故后最終查出線路1 的故障點(diǎn)位于甲電廠外第1 節(jié)與第2 節(jié)鐵塔之間，由于光纖復(fù)合架空地線施工時(shí)懸垂弧度過(guò)大，中午氣溫上升時(shí)，懸垂部位與下方輸電線路B 相導(dǎo)線發(fā)生放電;另一方面，乙電廠由于起備變保護(hù)高壓側(cè)零序電流極性錯(cuò)誤導(dǎo)致區(qū)外故障時(shí)保護(hù)誤動(dòng)。

由本文分析可知，本次線路1 發(fā)生接地事故時(shí)，甲電廠側(cè)線路1 沒(méi)有故障電流，線路2 有零序故障電流流過(guò)，因此甲電廠線路故障測(cè)距裝置中故障線路(線路1)不起動(dòng)，而非故障線路(線路2)起動(dòng);

由于中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生零序電流，變壓器分側(cè)零序差動(dòng)保護(hù)等利用零序電流構(gòu)成的保護(hù)原理上對(duì)區(qū)內(nèi)接地故障靈敏度很高，但變壓器分側(cè)零序差動(dòng)保護(hù)需要采用中性點(diǎn)外接零序電流，而系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)零序電流很小，中性點(diǎn)外接電流極性錯(cuò)誤不容易被發(fā)現(xiàn)，該電流極性接反可能造成變壓器分側(cè)零序差動(dòng)保護(hù)區(qū)外接地故障時(shí)誤動(dòng)，區(qū)內(nèi)故障時(shí)靈敏度降低甚至拒動(dòng)，因此應(yīng)格外重視變壓器分側(cè)零序差動(dòng)保護(hù)中性點(diǎn)零序TA 極性問(wèn)題，變壓器沖擊合閘過(guò)程中的勵(lì)磁涌流一般三相不對(duì)稱(chēng)，會(huì)產(chǎn)生零序電流，因此通過(guò)對(duì)變壓器勵(lì)磁涌流錄波波形進(jìn)行分析可以檢查中性點(diǎn)零序TA 極性的正確性，當(dāng)然還可以通過(guò)一次通流等其他方法來(lái)檢查零序TA 極性。

〔1〕何仰贊，溫增銀． 電力系統(tǒng)分析(上冊(cè))〔M〕． 武漢:華中科技大學(xué)出版社，2002．

〔2〕熊信銀，張步涵． 電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)〔M〕． 武漢:華中科技大學(xué)出版社，2005．

〔3〕李光琦． 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析(第3 版)〔M〕． 北京:中國(guó)電力出版社，2007．

〔4〕朱聲石． 高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)〔M〕． 北京:中國(guó)電力出版社，2005．

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