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上海滬怡電氣科技有限公司
110kV線路保護拒動原因分析
[摘 要] 本文是從110kV線路發(fā)生接地故障,，線路保護裝置拒動,，引起越級跳閘的事故入手，剖析保護裝置拒動的原因,。指出在電氣設(shè)備安裝工程中,，注意電氣一次設(shè)備極性的重要性，以提高保護動作的選擇性,、可靠性,。[關(guān)鍵詞]110kV線路 保護拒動 問題分析
1.概述
明星電力公司電力系統(tǒng)水力發(fā)電裝機總?cè)萘?0580kW，以自發(fā)電為主,，不足部分從國家電網(wǎng)雙堰220kV變電站引進解決,。供電電網(wǎng)是以110kV和35kV線路為骨架的輸送電網(wǎng)絡(luò)，10kV線路為配電網(wǎng)絡(luò),。主要電源及聯(lián)絡(luò)線構(gòu)成的明星電網(wǎng)如圖1所示,。
圖1明星電網(wǎng)主接線圖
2.110kV線路故障現(xiàn)象
2007年7月某日，遂北變電站至雙堰變電站的堰北Ⅰ線因雷擊發(fā)生接地故障（如圖1中d1所示）,。后經(jīng)巡線發(fā)現(xiàn)因雷擊110kV堰北Ⅰ線從雙堰站出線第8#鐵塔A相有2片絕緣子被擊穿,，過橋損傷。故障前運行方式及故障后保護動作狀況如下：
2.1 110kV系統(tǒng)：
①電源部分：三星水電廠2#機,、3#機（2#主變中性點接地）,。
②電網(wǎng)部分：三星水電廠110kV南星線→110kV遂南變電站110kV南北線；遂北變電站110kV堰北Ⅰ線,、堰北Ⅱ線并聯(lián)運行（110kV母聯(lián)113#開關(guān)處于運行狀態(tài)）,，遂北站Ⅱ#主變中性點接地。
2. 2 35kV系統(tǒng)：
①電源部分：三星水電站1#機,、小白塔電站1～5#機,、龍鳳電站1～5#機,。
②電網(wǎng)部分：小白塔電站、龍鳳電站所有機組通過35kV龍金線→35kV金梅變電站35kV熱金線→熱電廠35kV變電站35kV熱北線→110kV遂北變電站35kV母線,。
三星水電站1#機通過35kV星小線→110kV遂南變電站35kV南金線→35kV金梅變電站母線,。
2.3保護動作情況
雙堰站→三星水電站方向：
①雙堰站110kV堰北Ⅰ線163#開關(guān)接地距離Ⅰ段動作跳閘。故障錄波裝置顯示0.3km,，保護動作測距0.6km,，A相接地故障；3473ms后檢無壓重合閘成功,。
保護定值：接地距離Ⅰ段2.86Ω,，0s
②遂北站Ⅱ#主變零序電壓閉鎖零序過流Ⅱ段一時限出口動作跳閘；
保護定值：84A,，1.2s
三星水電站→雙堰站方向：
①三星水電廠110kV星南線111#開關(guān)零序電流Ⅲ段動作跳閘,，動作值：247A；
保護定值：零序電流Ⅲ段210A,、2.2s,。
②雙堰站164#開關(guān)接地距離Ⅱ段、零序過流Ⅱ段動作跳閘,；3474ms后檢無壓重合閘成功,。
保護定值：接地距離Ⅱ段：6.1Ω，1.1s,；零序電流Ⅱ段1200A,、1.1s。
3.保護動作分析：
3.1應(yīng)正確動作的保護：
①雙堰站110kV堰北Ⅰ線163#開關(guān)接地距離Ⅰ段動作,；
②遂北站110kV堰北Ⅰ線153#開關(guān)接地距離Ⅱ段,、零序電流Ⅱ段。
因遂北站153#開關(guān)保護拒動,，雙堰站164#開關(guān)接地距離,、零序電流Ⅱ段動作斷開雙堰站側(cè)短路電流；遂北站Ⅱ#主變高壓側(cè)零序電壓閉鎖電流保 護動作斷開Ⅱ#主變35kV側(cè)提供到遂北站110kV 3M的短路電流,；金梅站35kV金515#開關(guān)過流Ⅲ段動作,，斷開35kV側(cè)提供到遂北站110kV 1M、3M的短路電流,；因遂南站南北線141#開關(guān)保護裝置故障拒動,，三星水電廠星南線111#開關(guān)零序電流Ⅲ段動作斷開三星2#,、3#發(fā)電機提供的短路 電流,，從而，斷開了所有與短路點有關(guān)的電源,。堰北Ⅰ線2007年6月投產(chǎn),，全線采用雙串防污型絕緣子,，在雷擊線路接地短路電弧消失后，線路絕緣仍滿足運行 電壓要求,，雙堰站堰北Ⅰ,、Ⅱ檢無壓重合成功。
3.2110kV線路保護拒動的原因分析
遂南站110kV南北線141#開關(guān)保護裝置在故障發(fā)生之前已檢查到是保護模塊問題,，處理尚未完成,。遂北站153#開關(guān)保護零序電流、接地距離 均未動作,。遂北站110kV堰北Ⅰ線153#開關(guān)采用北京四方利水的HSL-164保護裝置,。該保護裝置的零序方向電流保護由零序電流元件與零序方向元件 組成；接地距離保護由三部分組成即：偏移特性阻抗元件,、零序電抗元件,、方向元件。無論是零序電流保護,，還是接地距離保護均在保護裝置起動元件起動后達到定 值時動作,。
HSL-164的起動元件由兩部分構(gòu)成：*部分是帶有浮動門檻的相電流突變量起動；第二部分是零序輔助電流起動,，該零序輔助電流由保護裝置內(nèi)部接在N411線上的零序電流互感器產(chǎn)生的外接零序電流,，其原理如圖2所示。
圖２HSL-164保護裝置交流電流回路
當線路發(fā)生接地故障時,，相電流突變量,、零序輔助電流起動元件同時起動。保護起動后,，由零序電壓與外接零序電流判別零序功率方向及零序電流是否達 到定值,。在中性點直接接地的網(wǎng)絡(luò)中，零序電壓與零序電流的關(guān)系是：保護安裝處的零序電流由母線流向被保護線路（保護取用的電流方向）,，同時零序分量電流,、 電壓僅存在零序網(wǎng)絡(luò)中。零序網(wǎng)絡(luò)是無源網(wǎng)絡(luò),，因此保護方向上接地故障時的零序網(wǎng)絡(luò)如圖3所示,。
Z0是保護安裝處保護反方向的等值零序阻抗，由圖3可得
式中：φ0為Z0的阻抗角,，一般φ0=70°～85°,。
在保護方向上發(fā)生接地故障時，3U0滯后3I0的相角是110°～95°,，且滯后的相角不受過渡電阻Rg影響,，僅取決于反方向上的零序阻抗角。用微機繼電保護測試儀在HSL-164保護裝置上加一相（A相）電流,，從保護裝置本體上顯示Ia：,，0°,；3I0： ，-180°,。由保護裝置交流電流回路可知,，在這種試驗條件下Ia、3I0應(yīng)該一致,。而實際數(shù)據(jù)表明3I0方向接反,，由上圖可知在3I0反向時保護裝置不會判別為故障方向，保護不動作,。
接地距離保護是受系統(tǒng)運行方式影響zui小,，反映接地故障較零序方向電流更靈敏的保護裝置，為什么在這種接地故障時它也不動作呢,？是不是也是方向不正確呢,？帶著疑問閱讀了接地距離保護的資料。
當阻抗元件用于反映接地故障時,，采用相電壓和帶有零序電流補償?shù)南嚯娏鹘泳€方式,，其測量阻抗Zm可表示為
由方向判據(jù)的公式可知，故障相電流與3倍零序電流同時由母線流向故障點,，因零序電流極性接反與相電流方向相抵,，使阻抗繼電器的方向元件無法正確判別，保護裝置拒動,。
由上面的分析,，可以確定因為零序電流回路的極性接反造成線路保護裝置拒動。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)在堰北Ⅰ線投運時,，因為一次回路電流互感器極性接反,，做帶 負荷試驗時保護裝置檢測的功率方向與實際的功率方向相反。于是將二次回路中A,、B,、C相電流極性交換。即將HSL-164交流電流回路中端子接線9,、 10,、11與13、14,、15互換,，而忽視了交換12、16,。因為線路在正常運行情況下是沒有零序電流產(chǎn)生的,，保護裝置也未告警，從而造成本次接地故障保 護拒動。
4.結(jié)論
根據(jù)《電氣裝置安裝工程電力變壓器,、油浸電抗器,、互感器施工及驗收規(guī)范》（GBJ148-90）第3.3.2條條文說明：“對同一型式,、同一種電壓等級的互感器,，當并列安裝時，要求在同一水平面上,，極性方向一致”,。
對于變電站改造工程，在原有電氣設(shè)備已經(jīng)運行的情況下,，應(yīng)正確區(qū)分電氣設(shè)備的極性,，并正確安裝，避免在電氣二次回路上帶電進行的調(diào)線工作,。因一 次設(shè)備極性安裝不正確需在二次回路上改變極性時應(yīng)在CT,、PT出口端子箱處更改，避免在保護裝置上更改而造成失誤,。為了防止保護誤動,，根據(jù)國家電網(wǎng)公司 《防止繼電保護和直流系統(tǒng)事故》制度的要求，將電壓互感器二次線圈中性點接地引至主控室一點接地,。
