張海靜 王黎黎 劉 通 李偉剛 鄒抄軍

（國網(wǎng)博爾塔拉供電公司）

0 引言

新疆電網(wǎng)因地域原因結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，110kV 系統(tǒng)存在大量電磁環(huán)網(wǎng)、平行雙回線路運(yùn)行等復(fù)雜方式，同時(shí)新能源占比逐年增加，新能源對整定計(jì)算的影響暫時(shí)不夠明確，整定計(jì)算中存在保護(hù)上下級不配合和遠(yuǎn)后備靈敏度不足、部分平行線路零序互感無實(shí)測數(shù)據(jù)等諸多問題，增加了繼電保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。整定參數(shù)應(yīng)用錯(cuò)誤，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其它不確定的影響因素對繼電保護(hù)整定計(jì)算的影響是極為隱蔽的，因此亟需一種有效的故障分析方法。

1 事故案例

本故障分析方法主要是從一次線路故障跳閘中發(fā)現(xiàn)其中一條接地支路零序電流異常變大中總結(jié)提煉出來的。

2020 年9 月10 日，110kV 銀古線發(fā)生A 相瞬時(shí)性接地短路故障，銀古線和銀戈線保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，兩條線路均重合成功。銀古線零序過流Ⅱ段動(dòng)作、接地距離Ⅱ段動(dòng)作，零序II 段定值384A/0.4s，銀戈線零序II 段定值456A/0.4s。具體保護(hù)動(dòng)作情況：

1.220 kV 銀冬變側(cè)110kV 銀古線（對側(cè)無源、無主保護(hù)）：零序過流Ⅱ段動(dòng)作、接地距離Ⅱ段動(dòng)作，重合閘動(dòng)作，選相A 相，測距14.12 千米。

2.220 kV 銀冬變側(cè)110kV 銀戈線（對側(cè)主變中性點(diǎn)接地、中壓側(cè)接待小電源出力5000kw 左右）：零序過流Ⅱ段動(dòng)作，重合閘動(dòng)作（重合閘檢無壓、檢同期均投入）因皇戈線接帶的35kV 清橋變有小電源，跳閘一瞬間不滿足檢無壓和檢同期條件，79 秒后滿足檢同期條件（從故障錄波圖上分析所得），重合閘動(dòng)作成功。

1.1 初步分析保護(hù)動(dòng)作原因

為了分析保護(hù)動(dòng)作原因，我們從以下方面進(jìn)行分析：

（1）110kV 銀戈線線路參數(shù)是否不準(zhǔn)確；

（2）銀戈線保護(hù)CT 變比是否錯(cuò)誤；

（3）銀戈線保護(hù)二次回路接線是否錯(cuò)誤；

（4）電網(wǎng)內(nèi)主變中性點(diǎn)接地情況是否實(shí)際不符或者關(guān)聯(lián)設(shè)備參數(shù)是否錯(cuò)誤；

（5）繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算方法、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、檢修方式設(shè)置是否有誤；

（6）核實(shí)系統(tǒng)界口阻抗是否正確；

（7）銀冬變站內(nèi)接地網(wǎng)的接地電阻是否滿足反措要求。

通過對參數(shù)核查和現(xiàn)場排查，以上七項(xiàng)內(nèi)容均無異常。

1.2 采用故障反推法分析保護(hù)動(dòng)作原因

與現(xiàn)場核實(shí)，了解到銀戈線與銀古線為平行架設(shè)線路，線路邊相橫向距離平均為50m 且與其他線路并無平行架設(shè)，初步推斷是由于銀古線與銀戈線線路間可能存在零序互感阻抗的影響造成銀戈線零序電流異常增大。故障錄波圖如下所示：

圖1 銀戈線故障錄波圖

由于停電實(shí)測兩條線路的零序互感阻抗驗(yàn)證是否有零序互感推斷需要較長周期，且在此期間線路存在誤動(dòng)可能性。因此采用故障反推法進(jìn)行驗(yàn)證，方法如下：

為了進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)備參數(shù)的正確性，同時(shí)證明平行架設(shè)線路有零序互感阻抗的影響，按照反邏輯原則，我們選取了架設(shè)路徑相反，完全不可能存在零序互感阻抗的銀油線與皇戈?duì)烤€均為放射性終端不接地線路，用故障反推法來驗(yàn)證沒有零序互感阻抗影響，故障錄波零序分配情況與整定計(jì)算系統(tǒng)理論計(jì)算值是否一致。

通過選取2020年7月12日銀油線故障錄波文件。

將故障錄波實(shí)際零序電流分配情況與整定計(jì)算系統(tǒng)模擬故障零序電流分配如下：

表1 銀油線故障整定管理系統(tǒng)與故障錄波數(shù)據(jù)比較

可以看出在銀油線故障時(shí)，銀戈線實(shí)際流過的零序電流與整定計(jì)算系統(tǒng)計(jì)算值基本保持一致，說明只有銀古線故障時(shí)，銀戈線流過的零序電流才異常變大，那就是說明確實(shí)是銀古線和銀戈線之間零序互感的影響，同時(shí)銀園線和銀油線也是全線平行架設(shè)，銀油線故障時(shí)，銀園線流過的零序電流異常變大。

1.3 平行雙回線路間的零序互阻抗

輸電線路可以看成三個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路，當(dāng)通過零序電流時(shí)，就一個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路來說，另兩個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路產(chǎn)生助磁作用，于是輸電線路的零序阻抗比正序阻抗大得多。如果是平行雙回線路，則其中一條線路的一個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路的零序阻抗必須再計(jì)及另一條線路三個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路互阻抗對其的影響，從而使輸電線路的零序阻抗進(jìn)一步增大。

設(shè)Z（Ⅰ-Ⅱ）0為兩平行雙回線路單位長度間的零序互阻抗，Z（Ⅰ-Ⅱ）0就是另一回線路單位長度三個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路與本線路單位長度一個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路的互阻抗，即Z（Ⅰ-Ⅱ）0等于一回線路的一個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路與另一回線路一個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路單位長度間互阻抗的三倍。于是，計(jì)及平行雙回線路間的零序互阻抗的影響后，一條平行雙回線路單位長度的零序阻抗Z0（Ⅰ）可表示為

兩平行雙回線路愈靠近，Z（Ⅰ-Ⅱ）0愈大。

假設(shè)平行雙回線路內(nèi)部接地故障發(fā)生在Ⅱ回線路上，如下圖所示K 點(diǎn)，M 母線左側(cè)、N 母線右側(cè)均為中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)（相應(yīng)的等值零序阻抗為ZM0、ZN0）可以將MN 母線間的平行雙回線路分成兩部分，l＇為其中一個(gè)平行雙回線路，l〞為另外的一個(gè)平行雙回線路，平行雙回線路內(nèi)部接地故障時(shí)的零序等值電路如下圖所示，其中

銀古線與銀戈線線路臨近無同桿架設(shè)，但線路屬于平行架設(shè)線路，平行雙回線路間雖沒又電的直接連接，但當(dāng)接地故障點(diǎn)靠近線路的一端時(shí)，會(huì)在另一線路中感應(yīng)出較大的零序電流并使該線路兩側(cè)的零序方向元件處在動(dòng)作狀態(tài)，對該線路零序構(gòu)成的保護(hù)帶來不利影響。

圖2 一側(cè)分列運(yùn)行平行雙回線路零序等值電路

1.4 采用故障反推法的深化應(yīng)用

我們從繼電保護(hù)整定平臺中模擬銀古線和銀油線故障，通過模擬出與故障時(shí)零序分配情況一致的情況，進(jìn)而反推出零序互感阻抗的值。具體方法：

第一步：從整定計(jì)算平臺中的”繪圖“找到“輸入互感”，如圖所示，在支路1和支路2分別選擇兩條平行線路。

第二步：點(diǎn)擊“利用經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算互感阻抗”，注意調(diào)整互感系數(shù)，系統(tǒng)默認(rèn)值為0.7，是全線同桿架設(shè)線路的經(jīng)驗(yàn)值，根據(jù)平行線路實(shí)際平行程度去折算一個(gè)互感系數(shù)，得出一個(gè)推薦值。

第三步：點(diǎn)擊“增加”就增加到了下表中第3 行零序互感數(shù)據(jù)，即在平臺中輸入了互感阻抗。

第四步：然后根據(jù)故障下的零序電流分配情況，不斷地調(diào)整零序互感阻抗的大小來模擬故障，直到與實(shí)際錄波的零序電流分配一致，此時(shí)輸入的零序互感阻抗即為模擬加入的零序互感阻抗，可以作為實(shí)測后的參考值。

反推出銀古線和銀戈線之間存在的零序互感阻抗有名值為8.498Ω，為了驗(yàn)證結(jié)果的正確性。選取2019 年銀古線另一次故障，將此反推出的零序互感值錄入整定計(jì)算系統(tǒng)，結(jié)果如下：

表2 銀古線（上一次）故障整定管理系統(tǒng)與故障錄波數(shù)據(jù)比較

通過上表可以看出在將反推出的零序互感錄入整定計(jì)算系統(tǒng)后，計(jì)算出各零序之路電流分配值與故障錄波文件獲取數(shù)據(jù)保持一致。同時(shí)為了進(jìn)一步推動(dòng)零序互感阻抗的實(shí)測工作和進(jìn)一步驗(yàn)證故障分析反推法的實(shí)效性，后期對銀戈線和銀古線同時(shí)停電進(jìn)行了參數(shù)實(shí)測工作，實(shí)測零序互感阻抗為8.3648Ω，反推出的零序互感阻抗為8.498Ω，測試結(jié)果與反推結(jié)果基本完全一致。說明此故障分析法有效。

2 結(jié)束語

根據(jù)實(shí)際測量的零序互感參數(shù)，錄入繼電保護(hù)故障分析整定管理系統(tǒng)，按照故障時(shí)實(shí)際運(yùn)行方式和故障點(diǎn)進(jìn)行模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際故障結(jié)果十分吻合。從理論上分析，在銀古牽線故障時(shí)，銀古牽線和銀戈線零序電流方向相反，起到去磁作用，減少110kV 銀戈線輸電線路的零序阻抗，同時(shí)在銀戈線中壓側(cè)接帶有小電源，減少了正序阻抗，間接增大了零序分配的電流，使得銀戈線分配的零序電流更大。

本文通過每次線路故障后將實(shí)際故障電流分配情況與整定計(jì)算模擬情況進(jìn)行對比分析，通過每一次故障情況，分析故障錄波中每個(gè)零序支路流過的零序電流是否與整定平臺模擬計(jì)算值吻合，養(yǎng)成每次事故都去深度分析的好習(xí)慣。如果有異常值，都應(yīng)該去深度分析到底是什么原因造成的，按照“有異常必究，沒問題保平安”的原則，分析的同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)其他與整定計(jì)算有關(guān)設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行狀況等問題和風(fēng)險(xiǎn)，故障分析反推法可以反推出整定參數(shù)值特別是零序互感阻抗值，能夠有效地驗(yàn)證零序互感阻抗的實(shí)測值或理論值，如果未實(shí)測也沒有理論值，即可以將反推出的零序阻抗值作為參考值進(jìn)行應(yīng)用，為解決存量未實(shí)測參數(shù)提供了有效、可靠的的參考數(shù)據(jù)。

本文的故障分析法，讓每一次故障跳閘都成為整定計(jì)算人員驗(yàn)證整定結(jié)果是否正確的的機(jī)會(huì)。通過對比分析，可以非常直觀地發(fā)現(xiàn)實(shí)際與理論的差異，差異的值可以量化顯示，不僅能夠讓整定計(jì)算人員快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題，還能夠獲取到差異的量化值，使得整定計(jì)算人員能夠預(yù)估到差異量對整定計(jì)算的影響程度。通過異常數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析偏差原因，從而鎖定影響偏差的具體因素，為整定計(jì)算人員驗(yàn)證整定計(jì)算整定結(jié)果提供了可靠的平臺。