一起110 k V线路故障事件的继电保护分析及思考

敖健永

（广东电网有限责任公司阳江供电局，广东 阳江529500）

0 引言

当今电网快速发展，对供电可靠性的要求越来越高，电气一次主设备的安全运行和继电保护及安自装置的正确动作对地区电网的安全稳定运行十分重要。目前，10～110 k V电网继电保护一般采用远后备原则，即在临近故障点的开关处装设的继电保护或开关本身拒动时，能由电源侧上一级开关处的继电保护动作切除故障［1］。本文针对一起110 k V线路故障案例，对整个故障过程的保护动作情况进行深入分析和思考，提出技术改进建议。

1 故障概述

某年5月5日07：45，110 k V阳南线发生A相接地故障，220 k V阳湖站110 k V阳南线保护正确动作出口，但由于开关拒动，由220 k V阳湖站＃3主变中后备保护跳110 k V母联，＃1主变中后备保护跳110 k V母联和＃1变中，220 k V阳湖站110 k VⅠ母失压。220 k V阳湖站110 k V阳黄线对侧110 k V黄沙站热备用，无影响。220 k V阳湖站110 k V阳港线对侧110 k V港炼站110 k V备自投正确动作，跳开110 k V阳港线，合上110 k V港塘线。220 k V阳湖站110 k V阳南线对侧110 k V石总站＃1主变高后备保护正确动作，跳开两侧开关。110 k V石总站10 k V备自投正确动作，跳＃1变低开关，合上10 k V分段开关。无负荷损失。

2 故障前运行方式

220 k V阳湖站110 k VⅠ母、Ⅱ母并列运行，110 k V阳南线、110 k V阳黄线、110 k V阳港线、＃1变中挂110 k VⅠ母运行，110 k V阳南Ⅱ线、110 k V阳城甲、乙线、＃2变中、＃3变中挂110 k VⅡ母运行，＃1、＃2主变中性点不接地，＃3主变中性点直接接地。110 k V石总站110 k VⅠ母、Ⅱ母分列运行，＃1变高挂110 k VⅠ母运行，＃2变高挂110 k V Ⅱ母运行，＃1、＃2主变中性点不接地，10 k VⅠ母、Ⅱ母分列运行，110 k V阳南线无进线开关及保护，低压侧无小电源上网。

故障前运行方式如图1所示。

3 继电保护动作情况分析

3.1 220 k V阳湖站110 k V阳南线保护动作分析

图1 故障前运行方式图

07：45：21，110 k V阳南线发生A相接地故障，最大故障相电流一次值9.403 k A，保护启动后14 ms接地距离Ⅰ段正确动作出口，但由于开关拒动，265 ms距离保护永跳出口，302 ms零序Ⅱ段出口，552 ms零序永跳出口，保护全部正确动作。110 k V阳南线110 k V石总站侧为线变接线，没有配置线路保护。220 k V阳湖站110 k V阳南线故障录波如图2所示。

图2 220 k V阳湖站110 kV阳南线录波图

3.2 220 k V阳湖站＃3主变保护动作分析

07：45：21，220 k V阳湖站＃3主变中后备保护启动，保护启动后895 ms偏移接地1正确动作出口跳开110 k V母联，905 ms零序方向1正确动作出口跳110 k V母联。此时，220 k V阳湖站110 k VⅠ母、Ⅱ母分列运行，＃2、＃3主变与故障点隔离，110 k VⅠ母上的110 k V系统成为不接地系统，接地故障造成110 k V系统中性点弧光过电压。

3.3 220 k V阳湖站＃1主变保护动作分析

07：45：21，220 k V阳湖站＃1主变中后备保护启动。在220 k V阳湖站＃3主变保护跳开110 k V母联开关后，故障电流暂时消失，110 k V系统中性点出现过电压，超过主变保护间隙零序电压定值，但各段持续时间均没达到间隙保护延时定值，而且间隙没有击穿，没有间隙电流，所以220 k V阳湖站＃1主变中后备间隙零序保护不动作。保护启动后约2 800 ms，故障发展为A、C两相接地故障。保护启动后3 721 ms，＃1主变中后备保护偏移相间1动作出口跳110 k V母联，4 020 ms偏移相间2动作出口跳开＃1变中开关。

3.4 110 k V石总站＃1主变保护动作分析

07：45：21，110 k V石总站＃1主变后备保护启动。保护启动后约1 780 ms，由于110 k V系统中性点过电压，110 k V石总站＃1主变中性点间隙击穿，故障电流流过110 k V石总站＃1主变，满足复压闭锁过流Ⅱ段定值，保护启动后3 378 ms复压闭锁方向过流Ⅱ段一时限正确动作出口跳开＃1主变两侧开关。中性点间隙电压二次值大于间隙电压定值180 V，但不满足时间定值2.1 s，间隙保护不动作。

4 继电保护思考

本次故障在2 800 ms时110 k V阳南线发展为A、C两相接地短路，使得220 k V阳湖站＃1主变中后备保护动作出口。下面对故障未发展情况下的故障隔离问题进行讨论。

此时110 k V系统由于仅存在故障点这一个接地点，无法构成故障电流回路，系统中各继电保护将无法动作。本次故障中可以看到，在2 800 ms时110 k V阳南线发展为A、C两相接地短路故障之前，＃1变中性点零序电压实际上已经达到了180 V，但是由于各种扰动的影响，使得其延时没有达到定值1.2 s，若故障一直未发展，只要状态稳定达到1.2 s，220 k V阳湖站110 k VⅠ母的所有变压器间隙保护将动作。若此时变压器中性点间隙过压保护因达不到定值而无法动作，则此时该局部系统将持续以此状态运行。由于220 k V阳湖站可以远方操作中性点地刀，且要求在1 h内完成，上述情况至多保持1 h。当110 k V侧中性点地刀通过远方操作合上之后，系统产生零序电流，变压器保护将会隔离故障。

5 结语

目前，110 k V电网继电保护一般采用远后备原则，即在临近故障点的开关拒动时，由电源上一级开关处的继电保护动作切除故障。为保证在故障造成系统失去接地变的情况下尽快恢复中性点接地，220 k V主变应具备远方操作中性点地刀功能。对于重要变电站，如果条件允许，建议考虑近后备原则，配置110 k V断路器失灵保护，从而做到快速和有效隔离故障，这样对电网的安全稳定运行和提高供电的可靠性都具有重大的意义。

［1］Q／CSG110037—2012 南方电网10 k V～110 k V系统继电保护整定计算规程［S］