一起斷線故障的保護動作情況分析

引言：500kV某線路故障是一起線路斷線故障，線路斷線后并沒有發生接地故障，保護全部正確動作。文章分析了保護的整個動作邏輯行為，以及手合后過電壓保護動作的保護邏輯，對在單相斷線特殊狀態下的保護動作行為作了探索和研究。

斷線故障往往伴隨有接地故障，而此次故障由于斷線發生在桿塔反弓處并未發生接地故障，并且故障后本側變電站手合開關導致對側過電壓保護動作再次跳開， 因此對其保護動作行為進行詳細分析，具有重要意義。

一、本側變電站保護動作分析

該線路保護配置為RCS-931AS和P544、RCS-902AS雙套保護。RCS-931AS保護30696ms零序過流III段動作，保護30668ms零序過流III段動作。手合開關導致對側過電壓保護動作。

1.1 RCS-931A與RCS-902AS保護動動作分析

RCS-931A與RCS-902AS系列設置了兩個帶延時段的零序方向過流保護，不設跳的Ⅰ段零序過流。Ⅱ段零序受零序正方向元件控制，Ⅲ段零序則由用戶選擇經或者不經方向元件控制。當用戶置“零Ⅲ跳閘后加速”為1，則跳閘前零序Ⅲ段的動作時間為“零序過流Ⅲ段時間”，則跳閘后零序Ⅲ段的動作時間縮短500ms。

如圖1所示，故障發生時零序電流0.19A，達到啟動值，進入故障程序，邏輯門M1開放。由于線路A相斷線，零序正方向元件動作，反方向元件不動作，邏輯門M6、M7開放故障電流繼續存在，達到零序保護定值，零序過流III段正確動作，出口跳閘。

1.2過電壓保護動作分析

在330kV及以上的遠距離輸電線路上，由于線路很長，又采用分裂導線所以分布電容很大。在“電容效應”的影響下，線路的電壓會升高到很大值，嚴重危害電氣設備安全。為此，一方面可在線路上裝設并聯電抗器，通過對電容的補償以降低電壓。另一方面配置過電壓保護，在發現線路過電壓時跳本端斷路器，同時通過光纖通道或者高頻通道向對端發遠方跳閘信號。本線路過電壓保護配置為RCS-926A。

故障發生后調度下令本側試合開關，開關合上后，對側過電壓保護動作發遠跳命令跳開本側開關。由于對側開關在分位，本側開關合上后線路形成了終端開路狀態，此時正向行波行進到終端后發生全發射，反射系數等于1，產生反向行波。終端處電壓的反向行波與正向行波幅值相等相位相同，終端處的電壓是電壓的正向行波與反向行波之和，是終端處正向行波電壓的兩倍，產生過電壓。如圖2所示，對側A相產生過電壓，采用電壓三取一方式，達到過電壓定值后跳閘，且對側開關在分位，過壓啟動遠跳與門開放，起動遠方跳閘，跳開本側開關。

二、單相斷線狀態下保護動作的研究

2.1線路單相斷線且斷線處接地

對傳統保護而言：先斷線，再發生接地故障，保護動作跳閘，單相重合閘動作，重合于故障，加速三跳，不重合。對系統而言：線路斷線接地狀態下，重合閘已經意義不大，重合閘只能增加一次對系統的短路沖擊，建議在此種狀態下，保護檢測到某一相線路斷線，隨后發生的同名相接地故障應該直接三跳，不重合。

2.2線路單相斷線未接地

這可能是在線路桿塔反弓處發生斷線的情況。

2.2.1對傳統保護而言：是發生斷線故障。此時保護會檢測到零序電流，若零序電流超過整定值，則零序Ⅲ段保護動作三相跳閘。

2.2.2對系統而言，分析動作行為如下：

a）對于聯系較為緊密的電網系統，如雙回線，對于系統而言，此時線路如果三跳，則將潮流轉移到另外一條線路，按照N-1的原則，應該對系統影響不大；如果線路維持二相運行對保證系統供電有著一定重要的意義。因此線路保護在這種情況下， 動作/不動作均為正確。b）對處于的電網系統的末端，如線變組或者單回線結構的終端變電站， 如果系統非全相運行會對變壓器設備產生不利的影響。因此， 線路保護在這種情況下， 三相跳閘消除這種電網系統的異常狀態是較為合適的。

2.3線路中間單相斷線

在線路桿塔反弓處斷線， 線路兩端未掉落到地，但是在其他健全相發生接地故障， 此時保護應該直接三跳切除故障， 不應啟動重合閘。

三、斷線故障的檢測

目前，對于電力系統的縱向故障的定位主要依靠輸電線路行波測距的方法，行波法故障測距原理是利用故障點到達測量點的距離與行波的傳播時間成正比的原理，通過測量行波的傳播時間來確定故障點到測量點距離。然而對于電力系統的橫向故障的檢測及定位一直是繼電保護工作的難題。發生斷線故障往往不能第一時間找到故障點，帶來很大損失。

四、結論

縱觀國內外廠家的現有繼電保護產品，尚未具備對輸電線路斷線故障的檢測功能。隨著電網的發展，從系統安全運行角度出發，高壓系統線路保護在被保護輸電線路發生斷線故障時，以不啟動重合閘，直接三相跳閘為宜，這同時也對繼電保護提出了更高的要求和挑戰。

參考文獻

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（作者單位：河北省電力公司檢修分公司）