一起110 kV線路單相斷線故障分析

董艷紅，杜廣平，于會寧

(鶴崗電業(yè)局，黑龍江鶴崗154101)

0 引言

輸電線路非全相運行時，會使電流和電壓對稱性、中性點直接接地系統(tǒng)對稱性遭到破壞，產(chǎn)生負(fù)序電流，出現(xiàn)零序電流，使接地裝置的電位升高，產(chǎn)生跨步電壓與接觸電壓，威脅人身安全，而且負(fù)序電流和零序電流可以在非全相運行的線路及相連的完好線路中流通，破壞線路的繼電保護(hù)工作狀態(tài)，甚至引起保護(hù)的不正確動作。對此，本文通過對一起110 kV聯(lián)絡(luò)線單相斷線引起線路保護(hù)動跳閘的實例，分析其跳閘原因，以盡快找到解決故障辦法，消除電力系統(tǒng)不對稱異常工作狀態(tài)，保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。

1 對稱性破壞的實例

1.1 系統(tǒng)結(jié)線方式

變電站B接受35 kV線路1及110 kV線路2電源，電廠A和變電站B裝設(shè)低頻、低壓解列裝置，線路2兩側(cè)配置保護(hù)為距離和零序保護(hù)。系統(tǒng)結(jié)線及有關(guān)潮流如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)線和故障前有關(guān)潮流圖

1.2 110 kV線路2故障經(jīng)過

2010年11月13日14時35分，線路2兩側(cè)三相電流出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，IA=IC=40A，IB=28A，線路1 B相電流比其它兩相大30 A，在變電站B、變電站C檢查一次設(shè)備，均未發(fā)現(xiàn)問題。16時06分，A廠低壓解列裝置動作，發(fā)電機(jī)跳閘，B變電站低壓解列裝置動作，線路2和線路1開關(guān)跳閘，在B變電站、C變電站內(nèi)部檢查無故障，C變電站線路2開關(guān)未跳閘。16時15分，B變電站合上線路2開關(guān)同時，C變電站線路2零序一段保護(hù)動作跳閘，重合不成功，故障報告為AC相接地;檢查站內(nèi)設(shè)備，無故障。拉開B變電站線路2開關(guān)，在C變電站對線路2強(qiáng)送電成功，之后在B變電站合上線路2開關(guān)。16時40分和16時43分，C站線路2零序一段保護(hù)發(fā)生2次動作跳閘，故障報告均為AC相接地。經(jīng)檢查，故障點為B變電站阻波器上端B相導(dǎo)線斷線，搭落在阻波器上，處理后線路2送電正常，巡線未發(fā)現(xiàn)異常。

2 跳閘原因分析

2.1 用對稱分量法分析單相斷股和斷線故障［1］

圖2(a)表示了單相斷股時的不對稱形式，網(wǎng)絡(luò)在M、N區(qū)間外三相阻抗都是對稱的，在不對稱M、N區(qū)間僅B相附加有阻抗Z，等值電路如圖2(b)所示。

圖2 三相系統(tǒng)中B相不對稱

按對稱分量法原理，M、N區(qū)間的不對稱電壓可以分解成三組對稱分量(⊿ ùA1、⊿ ùB1、⊿ ùC1、⊿ùA2、⊿ùB2、⊿ùC2、⊿ùA0、⊿ùB0、⊿ùC0)。不考慮變壓器等電感元件飽和時電力系統(tǒng)是線性網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用疊加原理，圖3可以看作是三相電勢分別作用在M、N區(qū)間，這樣實際的網(wǎng)絡(luò)就可以分解成3個獨立的三相對稱網(wǎng)絡(luò)，每個取B相畫出它的電路，則變成圖4所示的正序(1)、負(fù)序(2)和零序(3)網(wǎng)絡(luò)。

圖3 將M、N間的不對稱電壓分解為三組對稱分量

圖4 正序(1)、負(fù)序(2)、零序(3)網(wǎng)絡(luò)圖

根據(jù)圖4各序網(wǎng)絡(luò)圖，列出各自的電壓平衡方程為

在上述的不對稱運行中，如果Z=∞，即在B相斷線的情況下圖5的復(fù)合序網(wǎng)就變成圖6所示的情形。由此可見，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)不對稱運行時，將導(dǎo)致電流和電壓的對稱性破壞，系統(tǒng)中將出現(xiàn)負(fù)序電流和零序電流。

圖5 B相附加阻抗的復(fù)合序網(wǎng)

圖6 一相斷線的復(fù)合序網(wǎng)

2.2 繼自裝置動作分析

當(dāng)B變電站處理阻波器上端B相導(dǎo)線斷線時，發(fā)現(xiàn)阻波器上端B相導(dǎo)線已有部分?jǐn)喙伞Ｓ捎诋?dāng)時風(fēng)大，導(dǎo)線擺動，斷股不斷增多，致使線路2 B相傳輸能力下降，最終斷線搭落在阻波器上，加重A電廠的承載負(fù)荷，A電廠及B變電站母線AB及BC線電壓較低，達(dá)到低壓解列裝置動作規(guī)定值(75% 35 kV母線線電壓)，導(dǎo)致A電廠和B變電站低壓解列裝置動作跳閘。圖7為線路2斷線后變電所B母線電壓情況示意圖。

圖7 線路2斷線后變電所B母線電壓情況示意圖

B變電站線路2由低壓解列裝置動作跳閘后，線路2由C變電站充電但不帶負(fù)荷，線路2在末端斷線，可以認(rèn)為線路是對稱運行。在B變電站合上線路2開關(guān)，即帶負(fù)荷后不對稱運行產(chǎn)生的負(fù)序電流和零序電流就明顯增大［2］，負(fù)序電流和零序電流在AC相導(dǎo)線中流通，達(dá)到C變電站線路2零序一段保護(hù)動作規(guī)定值并跳閘，所以故障報告為AC相接地，此時AC相導(dǎo)線中流通的零序電流并非相間短路電流，沒有達(dá)到距離保護(hù)動作定值，故距離保護(hù)不動作是正確的。

3 結(jié)論

不對稱運行對電力系統(tǒng)本身和用戶都會帶來不同程度的影響，當(dāng)發(fā)生不對稱運行后，應(yīng)盡快查明原因，采取有效措施，爭取在最短時間內(nèi)恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運行。

［1］ 蔡洋.電力系統(tǒng)運行操作和計算［M］.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1996.

［2］ 王世楨.電網(wǎng)調(diào)度運行技術(shù)［M］.沈陽:東北大學(xué)出版社，1997.