一起110kV线路故障事件的继电保护分析及思考

刘洋

【摘 要】本文主要针对110kV线路单相电阻接地的故障及解决措施展开了分析，对故障的基本情况作了详细的阐述，并在分析了存在故障问题原因的基础上，给出了一系列相应的解决措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。

【关键词】线路单相;电阻接地故障;解决措施

随着如今电网建设的不断发展，给电网建设提出了新的要求。但是由于110kV线路故障发生率较高，将会直接影响用户供电。因此，我们必须要重视对110kV线路的建设，并采取有效的措施解决线路存在的故障问题，特别是单相电阻接地的故障。基于此，本文就110kV线路单相电阻接地的故障及解决措施进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1 故障基本情况

1.1 系统运行方式

某220kV站110kV系统为双母线并联运行，2#主变110kV侧中性点直接接地;110kV133#线路运行于该站110kVII段母线，处于空载运行;110kVNH站、CJ站通过该220kV站110kVI段母线形成单侧电源环网供电。此环网运行方式的考虑因素是，当B、C、D线路中任一线路发生故障时，不造成110kVNH站和110kVCJ站任一变电站停电。如图1所示。

1.2 相关保护配置情况

133开关采用为某RCS-941D型线路保护装置，配置三段式接地和相间距离保护，四段方向零序过流保护等;方向零序过流I段保护未投，重合闸启用。

134#、151#开关采用PRS-753D型线路保护，配置光纤分相纵差保护、三段式接地和相间距离保护，四段方向零序过流保护等;方向零序过流I段保护未投，重合闸停用。

135#、112#开关采用CSC-163A型线路保护，配置光纤分相纵差保护、三段式接地和相间距离保护，四段方向零序过流保护等;方向零序过流I段、II段保护未投，重合闸停用。

1.3 故障原因

某日中午12点40左右，因一市政施工单位在电力线路附近施工时，现场安全措施及监督管理不到位，其吊车臂误触正在运行的110kA线路（图中K处，线路接地点实际位置距220kV站2.8km左右），造成线路C相对吊车臂放电，最终形成单相接地。

2 保护装置动作情况

2.1 220kV站133#开关保护装置动作信息

12时44分39秒647毫秒保护装置启动。

相对时间763毫秒零序过流II段保护动作。

故障测距结果：45.8km

故障相别：CN

故障相电流值：33.86A

故障零序电流：33.83A

12时44分42秒544毫秒重合闸动作。

相对时间192毫秒零序加速动作。

相对时间221毫秒距离加速动作。

故障测距结果：2.8km

故障相别：CN

故障相电流值：33.50A

故障零序电流：33.46A

2.2 110kVNH站151#开关保护装置动作信息

12时41分24秒738毫秒保护装置启动。

相对时间425毫秒零序过流II段保护动作。

故障零序电流：2.98A

由于不同变电站的同步时钟差异，两站保护动作的绝对时间并不完全吻合。

3 保护动作行为分析

因故障非常清楚且单一，此处不再做故障分析，主要分析保护动作情况。

3.1 133#开关保护动作分析

133#开关保护装置首先由方向零序过流II段保护动作跳闸，并重合成功，然后由零序、距离保护加速动作，再次跳闸。具体分析如下。

因133#开关出线为空载运行，当线路发生C相接地故障时，故障电流非常明显，而C相电压变化较小，从录波图上看到，零序电流超前零序电压约100度左右（该保护未加补偿阻抗，波形相位与实际一致）。且保护测距为45.8km，与实际接地点相差巨大，可看出线路并非瞬间金属性接地，而是经过渡电阻接地。接地距离保护未启动，同时方向零序过流I段未投，所以由方向零序过流II段动作。

重合于故障线路后加速启动时，故障测距为2.8km，与实际故障点距离相符，此时线路故障已经呈现为金属性接地，故零序、距离保护均加速动作跳闸。

在这次事故中，131#开关保护正确动作，但未达到速动性要求，而151#开关保护动作则存在选择性失误。主要原因在以下方面。

（1）133#开关保护受过渡电阻影响，未能瞬时动作，本地电网对方向零序电流保护的整定原则是：由于接地距离保护的采用，方向零序电流保护的作用已明显弱化，方向零序电流I段保护范围短，适应系统运行方式变化的能力差，在电网发生连续故障时，还可能由于网架的变化而导致误动。其保护功能完全可以由允许较大接地电阻的接地距离保护I段替代。因此，本电网110kV线路所配置的方向零序電流I段、零序不灵敏I段都停用。

但在经过渡电阻接地短路的情况下，对接地距离保护会造成如下影响。

过渡电阻的存在使继电器的测量阻抗增大，保护范围缩短;保护装置距短路点越近，受过渡电阻影响越大，有可能导致保护无选择性动作;整定值越小，受过渡电阻的影响越大。

此次事故中，在133#开关保护第一次启动时，接地距离I段（整定阻抗0.28Ω，动作时限0s）未能动作（A线路全长7.431kM，接地故障点距离保护安装处2.8kM，在接地距离I段保护范围内），明显受到了过渡电阻的影响。致使故障未能瞬时切除。在由方向零序过流II段保护启动跳闸时，因动作时限问题，造成151#开关先于故障线路开关跳闸。

（3）解决方案：从此次事故来看，接地距离保护I段覆盖较大接地电阻的效果并不理想，尚无法完全替代方向零序电流I段保护，可对未配备纵联全线速动保护的110kV线路启用方向零序电流I段，以增强快速切除单相经过渡电阻接地故障的能力;当合环运行时，按方向（母线指向线路）排列，151#开关处于末端，其保护范围仅限于B线路。鉴于151#开关具备光纤电流纵差全线速动保护，并且具备三段式相间、接地距离保护，方向零序过流II段的保护作用意义不大，可将方向零序过流II段保护停用（环网内同样情况的112#开关已停用），以避免在类似情况下发生误动作。

4 结语

综上所述，随着我国加大对电网建设的力度，110kV线路的故障问题得到了高度的重视。作为建设方，我们必须要认真制定合理的施工方案，并针对线路存在的故障问题，采取相应有效的方法措施做好解决，以保障110kV线路的正常供电。

参考文献：

[1]李茂起.110kV 配电线路单相接地故障分析[J].建筑学研究前沿.2013（01）.

[2]赵建保、许沛丰、陈延昌、李建、茹予波.110kV线路单相接地故障实例及改进措施的分析[J].电力系统保护与控制.2009（22）.

（作者单位：国网山西省电力公司太原供电公司）