李 敏

（國(guó)能（泉州）熱電有限公司，福建 泉州 362804）

220 kV線(xiàn)路作為電廠和新能源電站的送出線(xiàn)路，其安全穩(wěn)定運(yùn)行起著非常重要的作用。在電力系統(tǒng)的實(shí)踐中，220kV 輸電線(xiàn)路雙重保護(hù)配置已得到推廣，現(xiàn)場(chǎng)采用雙組主保護(hù)相互配合，保護(hù)動(dòng)作的正確率也越來(lái)越高，然而卻不能杜絕線(xiàn)路故障率的增長(zhǎng)。尤其是當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障時(shí)，例如常見(jiàn)的線(xiàn)路接地故障，如果不能快速的恢復(fù)故障，可能會(huì)危及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和一次設(shè)備的正常使用。因此，如何預(yù)防線(xiàn)路接地故障，如何快速有效地處理線(xiàn)路接地故障是現(xiàn)階段的研究目標(biāo)。

1 220 kV 線(xiàn)路接地故障分析的意義

現(xiàn)階段，我國(guó)220 kV 及其以上的高壓輸電線(xiàn)路為大電流接地系統(tǒng)，其中性點(diǎn)直接接入地面，接地線(xiàn)路在短路時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的電流，較易發(fā)生單相接地保護(hù)故障，此故障產(chǎn)生的具體原因非常多，比如瓷瓶閃落、雷擊、山火、斷線(xiàn)等，分為永久性故障和瞬時(shí)性故障兩種形式，當(dāng)故障發(fā)生之后，技術(shù)人員很難迅速分析出故障點(diǎn)形成的具體原因，搶修不及時(shí)就會(huì)影響整個(gè)輸電線(xiàn)路的運(yùn)行效果。鑒于此，需要查找220 kV 線(xiàn)路中接地保護(hù)故障的起因，并研究解決方案，對(duì)電力發(fā)展具有很好的現(xiàn)實(shí)推動(dòng)意義。作C 相26 ms、重合閘動(dòng)作759 ms、電流差動(dòng)保護(hù)ABC 相838 ms、距離加速ABC 相851 ms，故障測(cè)距為0 km，故障相別C，故障相電流值40.36 A，故障零序電流30.24 A，故障差動(dòng)電流86.91 A（線(xiàn)路CT 變比：1 200/5 A）。

RCS-902C 保護(hù)動(dòng)作報(bào)告：工頻變化量阻抗C相8 ms、縱聯(lián)距離動(dòng)作C 相16 ms、縱聯(lián)零序方向C 相16 ms、距離I 段動(dòng)作C 相27 ms、重合閘動(dòng)作760 ms、距離加速ABC 相848 ms、縱聯(lián)距離動(dòng)作ABC 相858 ms，故障測(cè)距為0 km，故障相別C，故障相電流值38.02 A，故障零序電流44.4 A（線(xiàn)路CT 變比：1 200/5 A）。

變電站側(cè)PRC02C-21 保護(hù)：FOX41 A 收發(fā)信機(jī)C 相“收信”燈亮。錄波顯示，在強(qiáng)送時(shí)，線(xiàn)路C相電流達(dá)到12 000 A 左右，A、B 兩相均未出現(xiàn)故障電流。

檢查線(xiàn)路避雷器，線(xiàn)路A、B、C 相避雷器計(jì)數(shù)器均未增加，電廠220 kV I 母線(xiàn)、電廠220 kV II 母線(xiàn)C 相避雷器計(jì)數(shù)器由0 變1 增加一次，＃1 主變、＃01 啟備變的高壓側(cè)C 相避雷器計(jì)數(shù)器均增加一次。后續(xù)檢查C 相線(xiàn)路避雷器上下節(jié)合格，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1 中所試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1 線(xiàn)路A、B、C 相避雷器檢測(cè)數(shù)據(jù)

2 案例分析

某電廠220 kV 線(xiàn)路開(kāi)關(guān)跳閘，經(jīng)檢查開(kāi)關(guān)跳閘原因?yàn)镃 相受雷擊造成單相接地短路。

RCS-931A 保護(hù)動(dòng)作報(bào)告：工頻變化量阻抗C相8 ms、電流差動(dòng)保護(hù)C 相14 ms、距離I 段動(dòng)線(xiàn)路避雷器型號(hào)：YH10W-200/496，持續(xù)運(yùn)行電壓：156 kV，額定電壓：200 kV，10 kA 下殘壓：496 kV。

在龍門(mén)架線(xiàn)路架空地線(xiàn)光纜與龍門(mén)架鋼梁接近處4 根鋁線(xiàn)斷股，光纜表面有灼燒痕跡（見(jiàn)圖1），桿塔連接金具及均壓環(huán)雷擊燒傷，下部絕緣子變色，絕緣子球頭處燒傷（見(jiàn)圖2、圖3），線(xiàn)路間隔C 相分支母線(xiàn)出墻轉(zhuǎn)角初支持絕緣子（象牙白色）表面有貫穿性放電痕跡，筒壁內(nèi)側(cè)由于放電發(fā)黑（正常為白色），并有白色的粉末（見(jiàn)圖4）。

圖1 架空地線(xiàn)光纜表面灼燒痕跡

圖2 絕緣子球頭處燒傷痕跡

圖3 桿塔連接金具及均壓環(huán)雷擊燒傷

圖4 C 相分支母線(xiàn)支撐絕緣子放電痕跡

該電廠RCS-931A 及RCS-902C 兩套線(xiàn)路保護(hù)均瞬時(shí)動(dòng)作，C 相跳閘并在0.7 S 后重合，重合后C相仍有故障電流，距離保護(hù)后加速三跳動(dòng)作。廠站值班人員在故障發(fā)生30 min 后又送電，故障處絕緣薄弱點(diǎn)又一次被擊穿，造成接地故障，變電站側(cè)保護(hù)瞬時(shí)跳閘。變電站側(cè)保護(hù)柜內(nèi)收發(fā)信機(jī)C 相“收信”燈亮，保護(hù)啟動(dòng)，說(shuō)明變電站側(cè)保護(hù)測(cè)得正方向故障，而電廠側(cè)保護(hù)為反方向故障，保護(hù)啟動(dòng)，不發(fā)信，兩側(cè)保護(hù)裝置正確動(dòng)作。該電廠出線(xiàn)段位于沿海地區(qū)，為平原地形，此次故障為雷直擊于該線(xiàn)路OPGW 光纜以及線(xiàn)路C 相，C 相絕緣子發(fā)生閃絡(luò)，線(xiàn)路開(kāi)關(guān)跳閘。另一方面，雷電波沿桿塔和OPGW 入地，造成桿塔接地引下線(xiàn)連接處和站內(nèi)構(gòu)架處OPGW 光纜燒傷。由于連環(huán)雷擊，導(dǎo)致線(xiàn)路避雷器動(dòng)作后的能量特性無(wú)法恢復(fù)，第二次雷擊發(fā)生后，殘壓上升，導(dǎo)致GIS 裝置中絕緣水平較薄弱的支持絕緣子被擊穿，保護(hù)動(dòng)作正確跳閘。

根據(jù)案例分析，這起故障事件的主要原因有：一是線(xiàn)路避雷器失效。連環(huán)雷擊后避雷器無(wú)法恢復(fù)正常工作，無(wú)法有效抑制和分流雷電，導(dǎo)致雷電進(jìn)一步作用于線(xiàn)路和GIS，造成嚴(yán)重?fù)p壞。這表明線(xiàn)路避雷器本身存在問(wèn)題，或維護(hù)不善導(dǎo)致其失去正常功能。二是GIS 支撐絕緣子質(zhì)量不足。GIS 支撐絕緣子作為重要隔離元件，其絕緣強(qiáng)度應(yīng)充分考慮雷電沖擊等情況，但在本案例中首次故障后殘余電壓即可導(dǎo)致其擊穿，這顯示其絕緣水平可能過(guò)低，不符合使用要求。三是值班人員故障處理不當(dāng)。30 min 內(nèi)未徹底檢查和修復(fù)故障，便急于送電，這直接導(dǎo)致故障再次發(fā)生，屬?lài)?yán)重失誤。這需要加強(qiáng)人員培訓(xùn)，制定詳細(xì)的故障處理流程，杜絕此類(lèi)失誤再次發(fā)生。四是OPGW 光纜與桿塔之間的距離太近。正常情況下其間距不應(yīng)小于20 mm，距離太近除了可能導(dǎo)致光纜與桿塔發(fā)生摩擦外，還可能會(huì)發(fā)生間隙放電，電弧灼傷光纜外層預(yù)絞絲的風(fēng)險(xiǎn)。綜上，這起故障事件的發(fā)生，實(shí)屬多方面原因造成，需要電力企業(yè)從避雷、絕緣、故障處置等方面全面檢查與改進(jìn)，消除系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，提高設(shè)備抗雷能力和人員專(zhuān)業(yè)水平，確保系統(tǒng)安全高效運(yùn)行。

3 220 kV 線(xiàn)路中接地故障的預(yù)防及應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)上述分析的220 kV 線(xiàn)路中的接地保護(hù)故障，提出以下幾點(diǎn)預(yù)防及應(yīng)對(duì)措施，以提高接地保護(hù)的可靠性和安全性。

3.1 加強(qiáng)接地保護(hù)的設(shè)計(jì)和設(shè)置

接地保護(hù)的設(shè)計(jì)和設(shè)置是保證接地保護(hù)正確動(dòng)作的基礎(chǔ)和前提，是預(yù)防接地保護(hù)故障的重要措施。上述案例中繼電保護(hù)裝置動(dòng)作正確，避免了更大的損失。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)線(xiàn)路的具體參數(shù)和運(yùn)行條件，合理選擇接地保護(hù)的類(lèi)型、方式、參數(shù)、范圍等，使之能夠準(zhǔn)確判斷故障區(qū)域和性質(zhì)，及時(shí)切除故障分段，避免誤動(dòng)或拒動(dòng)。對(duì)于特定的絕緣裝置，可以安裝電壓等級(jí)為高一電壓等級(jí)的絕緣體，這降低了接地故障的可能性。

3.2 加強(qiáng)接地保護(hù)的運(yùn)行和維護(hù)

接地保護(hù)的運(yùn)行和維護(hù)是保證接地保護(hù)正常工作的重要保障，是應(yīng)對(duì)接地保護(hù)故障的重要手段。因此，需要建立健全接地保護(hù)的運(yùn)行和維護(hù)制度，明確各級(jí)各部門(mén)的職責(zé)和權(quán)限，規(guī)范各項(xiàng)操作和流程，加強(qiáng)監(jiān)督和管理。同時(shí)，在預(yù)防和糾正接地錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)考慮以下兩個(gè)方面：一方面，應(yīng)根據(jù)法規(guī)要求定期檢查和校驗(yàn)接地保護(hù)的裝置、電路和元件，特別是避雷器和線(xiàn)路上的電力元件，如熔斷器、絕緣子等，應(yīng)評(píng)估其性能和狀態(tài)，確保其完好無(wú)損，靈敏可靠，符合規(guī)范要求。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行測(cè)試并更換損壞的部件，消除隱患。另一方面，應(yīng)對(duì)配電線(xiàn)路進(jìn)行大修，并定期安排能源人員進(jìn)行維護(hù)或更換，以消除故障風(fēng)險(xiǎn)。此外，在日常工作中，還需要定期檢查配電線(xiàn)路的總體運(yùn)行情況，如及時(shí)清理鳥(niǎo)巢、檢查絕緣子的固定狀態(tài)等。

3.3 加強(qiáng)接地保護(hù)的教育和培訓(xùn)

接地保護(hù)的教育和培訓(xùn)是提高接地保護(hù)人員素質(zhì)和能力的重要途徑，是防范和消除人為因素導(dǎo)致的接地保護(hù)故障的重要措施。因此，需要加強(qiáng)對(duì)接地保護(hù)人員的理論知識(shí)和實(shí)踐技能的教育和培訓(xùn)，使其熟悉并掌握接地保護(hù)的原理、功能、特點(diǎn)、操作、維修等方面的內(nèi)容，提高其分析判斷、處理應(yīng)急、解決問(wèn)題等方面的能力。同時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)接地保護(hù)人員的職業(yè)道德和安全意識(shí)的教育和培訓(xùn)，使其遵守規(guī)章制度，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，杜絕違章作業(yè)，防止事故發(fā)生。

3.4 加強(qiáng)接地保護(hù)的研究和創(chuàng)新

接地保護(hù)的研究和創(chuàng)新是提高接地保護(hù)水平和效果的重要途徑，是適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展變化和需求變化的必要條件。因此，需要加強(qiáng)對(duì)接地保護(hù)相關(guān)領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新，如在理論模型、算法優(yōu)化、設(shè)備改進(jìn)、技術(shù)應(yīng)用等方面進(jìn)行探索和嘗試，以解決現(xiàn)有接地保護(hù)存在的問(wèn)題和不足，提升現(xiàn)有接地保護(hù)的性能和效率。同時(shí)，需要關(guān)注國(guó)內(nèi)外最新的研究成果和技術(shù)動(dòng)態(tài)，在借鑒經(jīng)驗(yàn)和引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行消化吸收和創(chuàng)新改造，以形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心競(jìng)爭(zhēng)力的接地保護(hù)技術(shù)體系。

4 220 kV 線(xiàn)路接地故障的查找方法

4.1 傳統(tǒng)查找方法

配電線(xiàn)路中最常見(jiàn)的故障檢測(cè)方法是人工巡線(xiàn)法和分段選線(xiàn)法等傳統(tǒng)方法。然而，傳統(tǒng)的接地故障檢測(cè)方法技術(shù)水平低，存在盲目應(yīng)用的問(wèn)題，難以及時(shí)檢測(cè)和排除故障。例如，人工巡線(xiàn)法的搜索精度和穩(wěn)定性低，搜索過(guò)程花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。此外，由于配電線(xiàn)路的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的配電線(xiàn)路接地缺陷檢測(cè)方法已不再有效快捷。必須改進(jìn)傳統(tǒng)的搜索方法，以確保配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行。

4.2 配電線(xiàn)路絕緣遙測(cè)法

目前，我國(guó)對(duì)接地設(shè)備的檢測(cè)主要采用人工監(jiān)測(cè)模式，這種模式不僅耗時(shí)耗力，而且容易產(chǎn)生誤差。因此，可以使用基于絕緣遙測(cè)的配電網(wǎng)接地故障檢測(cè)方法。與傳統(tǒng)的接地故障排除方法一樣，隔離遙測(cè)也有發(fā)現(xiàn)故障絕緣體效率低的缺點(diǎn)，增加了接地誤差的實(shí)際處理時(shí)間?？梢詮V泛用于地面故障排除的隔離現(xiàn)場(chǎng)遙感設(shè)備。首先拆除配電線(xiàn)，將有一定水分的配電線(xiàn)放在沙子中，在3～4 cm 的沙子下翻轉(zhuǎn)，然后連接針狀瓷避雷針。在振動(dòng)計(jì)絕緣線(xiàn)末端的沙子上，以絕緣線(xiàn)末端為接觸點(diǎn)，可以進(jìn)行絕緣檢查和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，該方法可用于配電線(xiàn)路單個(gè)和多個(gè)絕緣子的高性能測(cè)試。通過(guò)遙測(cè)和配電線(xiàn)路兩端絕緣值的參數(shù)比較，可以確定絕緣值降低的區(qū)域是接地故障端，以減少故障檢測(cè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和電力系統(tǒng)的建設(shè)，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行效率的要求不斷提高。作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，為了提高電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行，有必要引入更多的自動(dòng)化設(shè)備和繼電保護(hù)。220 kV智能電站繼電保護(hù)的運(yùn)行和維護(hù)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著重大影響。因此，發(fā)電廠必須對(duì)220 kV線(xiàn)路的接地故障采取有效的維護(hù)策略。在處理接地故障時(shí)，應(yīng)注意工作人員的手段的應(yīng)用，同時(shí)也應(yīng)加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用，此外，應(yīng)定期開(kāi)展故障預(yù)防和線(xiàn)路維護(hù)工作，及時(shí)消除潛在故障。