劉京輝，周立輝，孫龍印，王玉嵐，馬麗萍

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，浙江 杭州 311232)

500 kV鳳儀變電站某220 kV線(xiàn)路，因覆冰引起斷股導(dǎo)致線(xiàn)路相間故障保護(hù)跳閘。線(xiàn)路斷股引起的相間放電直至故障通道全部接通是一個(gè)短暫的持續(xù)過(guò)程，屬于非典型性相間短路故障，電弧引起的短路類(lèi)似于經(jīng)過(guò)渡電阻短路，電氣特性現(xiàn)象復(fù)雜，這給保護(hù)的可靠動(dòng)作切除故障帶來(lái)很大的考驗(yàn)，本文深入介紹了分析了整個(gè)故障過(guò)程和保護(hù)動(dòng)作行為。

1 事故簡(jiǎn)介

2018年1月27日，500 kV鳳儀變電站220 kV線(xiàn)路儀安4325線(xiàn)BC相間故障，第一套線(xiàn)路保護(hù)高頻距離保護(hù)動(dòng)作；第二套線(xiàn)路保護(hù)高頻方向保護(hù)動(dòng)作，重合閘閉鎖，ABC三相跳閘，故障電流5.01 A，兩側(cè)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作行為正確。鳳儀變側(cè)保護(hù)故障測(cè)距約26 km，豐安變側(cè)保護(hù)故障測(cè)距約7 km。鳳儀側(cè)TA變比為1600∶1?，F(xiàn)場(chǎng)天氣：雨夾雪。

25 min后，鳳儀側(cè)強(qiáng)送儀安4325線(xiàn)合閘成功。875 ms后，儀安4325線(xiàn)第一套保護(hù)高頻保護(hù)手合加速，距離手合出口，重合閘閉鎖，線(xiàn)路ABC三相跳閘。儀安4325線(xiàn)第二套保護(hù)僅有啟動(dòng)信息，無(wú)相關(guān)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。

2 事故過(guò)程

2.1 第一次故障

14:18:17.235，儀安4325 BC相間故障，第一、第二套線(xiàn)路高頻保護(hù)均可靠正確動(dòng)作，重合閘被閉鎖，開(kāi)關(guān)三相跳閘。

該線(xiàn)路全長(zhǎng)為36.15 km，2套線(xiàn)路保護(hù)距離I段保護(hù)范圍按70%考慮，距離I段保護(hù)范圍為25.31 km，第1套保護(hù)故障測(cè)距26.25 km，第2套保護(hù)故障測(cè)距25.1 km，故障范圍均臨近距離I段保護(hù)范圍，同時(shí)考慮到過(guò)渡電阻影響，可以基本判斷2套保護(hù)測(cè)距基本正確，保護(hù)動(dòng)作行為正確。

表1 儀安4325線(xiàn)路保護(hù)配置

2.2 第二次故障

2.2.1 第一階段

根據(jù)RCS901A保護(hù)裝置記錄，15:14:03.918開(kāi)關(guān)三相強(qiáng)送成功，線(xiàn)路跳閘位置由0變?yōu)?，如圖2所示。

2.2.2 第二階段

867 ms前開(kāi)關(guān)三相合位，如圖2所示。867 ms后，15:14:04.785，南瑞繼保RCS901保護(hù)啟動(dòng)，15:14:04第1套高頻保護(hù)手合加速，距離手合出口，如圖1所示；260 ms后，15:14:05.045 ABC三相跳閘，強(qiáng)送失敗。

圖1 第一次BC相間故障波形圖

3 強(qiáng)送失敗保護(hù)動(dòng)作分析

強(qiáng)送合閘后約867 ms線(xiàn)路再次發(fā)生BC相間故障，第一套線(xiàn)路保護(hù)CSL101手合后加速動(dòng)作，開(kāi)關(guān)三相跳閘，線(xiàn)路強(qiáng)送失敗，而第二套線(xiàn)路保護(hù)RCS901保護(hù)未動(dòng)作出口。

3.1 第一套保護(hù)

CSL101保護(hù)，當(dāng)收到對(duì)側(cè)高頻信號(hào),且本側(cè)開(kāi)關(guān)在跳閘位置（TWJ=1），則延時(shí)160 ms發(fā)信，同時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到開(kāi)關(guān)跳位開(kāi)入5 s以上且開(kāi)關(guān)無(wú)流，保護(hù)啟動(dòng)后立即投入手合加速功能，在此過(guò)程中程序?qū)⒀h(huán)計(jì)算六種相別阻抗，任一種在Ⅲ段偏移特性動(dòng)作區(qū)內(nèi)即出口永跳，手合加速的保持時(shí)間為裝置定值中整組返回時(shí)間（4 s），手合加速不利用通道。

四方保護(hù)啟動(dòng)時(shí)刻約在15:14:04.793，15:14:04.840（47 ms后）高頻保護(hù)手合加速出口，北京四方保護(hù)正確出口動(dòng)作。

3.2 第二套保護(hù)

867 ms前，電流變化量低定值啟動(dòng)發(fā)信。RCS901A保護(hù)啟動(dòng)元件中配置了電流變化量低定值啟動(dòng)元件，用以啟動(dòng)閉鎖式方向保護(hù)的發(fā)信，其判據(jù)為：

式中：ΔIT為內(nèi)部計(jì)算的浮動(dòng)門(mén)檻，啟動(dòng)前斷路器分位，可近似按0考慮；ΔIZD為整定的電流變化量啟動(dòng)值。

表2 手合于故障保護(hù)動(dòng)作信息

電流變化量低定值啟動(dòng)元件動(dòng)作仍進(jìn)入正常運(yùn)行程序，低定值啟動(dòng)后不會(huì)觸發(fā)裝置錄波，因此本次手合初期的波形裝置未有記錄。

867 ms前即15:14:03.918—15:14:04.785期間，鳳儀側(cè)開(kāi)關(guān)短時(shí)強(qiáng)送成功，根據(jù)表2:15:14:04:00保護(hù)收信0→1分析，強(qiáng)送初期鳳儀側(cè)“故障電流”電流變化量滿(mǎn)足RCS901A的低定值啟動(dòng)條件，造成鳳儀側(cè)保護(hù)遠(yuǎn)方啟信豐安側(cè)，本側(cè)收信。

由于豐安側(cè)斷路器三相分位，保護(hù)遠(yuǎn)方啟信，則延時(shí)100 ms發(fā)信，100 ms進(jìn)入10 s遠(yuǎn)方啟信回路，持續(xù)發(fā)信10 s。

867 ms后，因本側(cè)保護(hù)一直收到對(duì)側(cè)閉鎖信號(hào)，所以故障發(fā)生時(shí)縱聯(lián)保護(hù)被閉鎖，故保護(hù)僅啟動(dòng)，縱聯(lián)保護(hù)不動(dòng)作。

3.3 南瑞繼保手合加速未動(dòng)作分析

南瑞繼保RCS901A手合加速邏輯為，裝置線(xiàn)路三相無(wú)流，TWJ動(dòng)作，保護(hù)認(rèn)為線(xiàn)路不在運(yùn)行，開(kāi)放準(zhǔn)備手合于故障400 ms。本次故障強(qiáng)送后867 ms，線(xiàn)路再次故障，但因保護(hù)手合加速程序已退出，故手合加速未動(dòng)作，南瑞繼保保護(hù)裝置動(dòng)作行為符合裝置原理設(shè)計(jì)。

4 非典型故障分析

4.1 電弧相間短路

儀安4325線(xiàn)在鳳儀側(cè)強(qiáng)送時(shí)，因距鳳儀側(cè)約26 km處線(xiàn)路C相斷股，強(qiáng)送初始時(shí)刻為BC相間經(jīng)電弧大過(guò)渡電阻間歇性放電短路，867 ms后BC相間電弧放電通道完全建立，故障重現(xiàn)，如圖2所示。

從保護(hù)裝置動(dòng)作行為分析，強(qiáng)送初始BC相間經(jīng)電弧大過(guò)渡電阻短路，故障電流較小尚未達(dá)到兩套保護(hù)啟動(dòng)定值，后故障繼續(xù)發(fā)展，達(dá)到保護(hù)裝置啟動(dòng)和動(dòng)作條件，四方保護(hù)由手合后加速保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)三相開(kāi)關(guān)。

圖2 C相斷股引起電弧相間短路相間

4.2 距離I段未動(dòng)作

4.2.1 經(jīng)過(guò)渡電阻短路

過(guò)渡電阻Rg一般為純電阻。假設(shè)流過(guò)Rg的電流為Ik，流過(guò)保護(hù)的電流為I，則繼電器的測(cè)量阻抗為：

式中：ZR為過(guò)渡電阻在繼電器測(cè)量阻抗中引起的附加阻抗，其是由過(guò)渡電阻上的壓降產(chǎn)生的；Zk為測(cè)量阻抗。

4.2.2 過(guò)渡電阻對(duì)阻抗繼電器影響

以單側(cè)電源為例：

Ik與I大小相同，但相位不一定相同，設(shè)Ik超前I的角度為θ，對(duì)于方向阻抗繼電器：

θ>0附加阻抗Za呈阻感性；θ=0附加阻抗Za是純阻性。影響：區(qū)內(nèi)拒動(dòng)。

θ＜0附加阻抗Za呈阻容性。影響：區(qū)外誤動(dòng)（超越），正向出口短路拒動(dòng)（死區(qū)）。

由圖1第一次BC相間故障波形圖做如下向量圖3，θ=UBCIBC≈ 45°，呈阻感性。

4.2.3 距離I段未動(dòng)作分析

儀安4325線(xiàn)全長(zhǎng)36.15 km，距離I段保護(hù)范圍按70%考慮，距離I段保護(hù)范圍為25.31 km，同時(shí)考慮該線(xiàn)路距離相對(duì)較短，短線(xiàn)路阻抗繼電器動(dòng)作特性圓很小，且電弧短路呈阻感性特征，第1套保護(hù)故障測(cè)距26.25 km，第2套保護(hù)故障測(cè)距25.1 km，故障測(cè)距雖在距離I段保護(hù)范圍內(nèi)，綜合考慮阻感性過(guò)渡電阻及測(cè)量誤差等因素影響，距離保護(hù)I段不動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作行為正確。

5 結(jié)束語(yǔ)

電網(wǎng)系統(tǒng)以單相接地故障為主，相間故障發(fā)生概率相對(duì)較小，但對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行破壞性極大，特別是極端、非典型性故障，如本次寒冷天氣導(dǎo)致線(xiàn)路覆冰引起斷股異常，過(guò)程特殊，現(xiàn)象復(fù)雜，給事故后的分析判斷帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。提高事故異常數(shù)據(jù)分析、總結(jié)能力，全面綜合分析事故跳閘信息，是正確處置事故，確保電網(wǎng)及時(shí)恢復(fù)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。