一起220 kV輸電線路故障及保護動作分析

尹雪揚

（九江萍鋼鋼鐵有限公司，江西九江332500）

供用電

一起220 kV輸電線路故障及保護動作分析

尹雪揚

（九江萍鋼鋼鐵有限公司，江西九江332500）

通過對現(xiàn)場設(shè)備和線路的檢查、故障動作報告、故障錄波，分析了一起線路接地故障的類型、過程和產(chǎn)生原因，對故障存在的疑點進行了分析和排查，并對故障中繼電保護的動作行為進行了分析，得出了結(jié)論及工作改進的方向。

故障；分析；變電所；線路；繼電保護

1 引言

九鋼公司220 kV變電所是江西鋼鐵行業(yè)唯一的一座企業(yè)自建、自主管理的220 kV變電所，總裝機容量為30萬kVA、月用電量達1億kW·h、位居九江市各用電單位之首，其電源引自石鐘山500 kV變電所220 kV石鋼Ⅰ線和石鋼Ⅱ線，全長9 km，橫穿澎湖高速、銅九鐵路和部分山坡，共31基鐵塔，其中共桿鐵塔7基。九鋼220 kV兩條線路自2008年11月供電以來、安全運行正常。

2 故障簡介

2.1 故障前運行方式

九鋼220 kV變電所自投運以來，采用220 kV石鋼Ⅰ線211#和石鋼Ⅱ線212#雙回路并列運行供2臺15 kVA變壓器的供電運行方式，變壓器低壓側(cè)采用35 kVⅠ段母線和Ⅱ段母線分列運行的運行方式、供下一級4個35 kV變電站的負荷。

2.2 事故經(jīng)過及現(xiàn)場檢查情況

2012年10月4日07時04分，石鐘山500 kV變電所到九鋼220 kV變電所211#石鋼Ⅰ線A相接地出現(xiàn)跳閘，重合閘重合成功。事后，九鋼維修電工對外場和全線31基鐵塔和線路進行了檢查和巡線工作，沒有發(fā)現(xiàn)異常。當晚也進行了夜巡檢查，只發(fā)現(xiàn)山坡上的5#和6#鐵塔上有放電響聲（因山上水氣較大、潮濕）。經(jīng)請示省、市供電公司安排在10月11日對石鋼Ⅰ線實行停電10 h進行登桿檢查，檢查發(fā)現(xiàn)1#~7#鐵塔上鋼化玻璃絕緣子串灰塵污染較大、19#鐵塔鋼化玻璃絕緣子串有破裂現(xiàn)象、5#鐵塔附近找到一掉落的防鳥盒，其他正常。

2.3 保護動作記錄和故障錄波

（1）石鐘山500 kV變電所A套保護PSL603GM數(shù)字式保護裝置故障報告（見表1）：時間為：2012年10月04日07分57秒454毫秒，廠站名：南自保線路：909000，裝置地址：114，管理序號：00028242。

（2）九鋼220 kV變電所A套保護PSL603GM數(shù)字式保護裝置故障報告（見表2），時間為：2012年10月04日07分57秒441毫秒。

2.4 故障距離查詢情況

根據(jù)石鐘山500 kV變電所A套保護PSL603GM數(shù)字式保護裝置距離零序保護顯示：故障類型和測距為A相接地7.39 km；故障類型雙端測距為A相接地8.35 km；B套保護RCS-931BM數(shù)字式保護裝置距離零序保護顯示：故障類型和測距為A相接地7.1 km。

根據(jù)九鋼220 kV變電所保護裝置距離零序保護顯示：故障類型和測距為A相接地0.4 km；故障類型雙端測距為A相接地2.46 km。

2.5 故障存在的疑點

（1）故障后巡線和登桿檢查均未發(fā)現(xiàn)放電、拉弧的痕跡，沒有發(fā)現(xiàn)樹枝等雜物碰、靠線路的故障現(xiàn)象。

（2）石鐘山500 kV變電所和九鋼220 kV變電所距離保護、故障測距結(jié)果不一致，使查找、判斷故障點增加了難度。

圖1 PSL603GM數(shù)字式保護裝置故障錄波（2012年10月04日07分57秒455毫秒）

圖2 PSL603GM數(shù)字式保護裝置故障錄波（2012年10月04日07分57秒441毫秒）

表1 石鐘山500 kV變電所A套保護PSL603GM數(shù)字式保護裝置故障報告

表2 九鋼220 kV變電所A套保護PSL603GM數(shù)字式保護裝置故障報告

3 九鋼220 kV石鋼Ⅰ線故障原因分析

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備檢查、登桿檢查、故障報告、故障錄波和繼保試驗情況分析：

（1）此故障為瞬間單相接地并達到了“故障相電流、故障零序電流、故障差動電流”動作值的A相線路接地故障。

（2）安裝在1#~7#鐵塔上的鋼化玻璃絕緣子串灰塵污染較大、大大地降低了絕緣子串的絕緣性能，安裝在山上的5#、6#鐵塔空氣濕度在晚上水氣較多、潮氣較重，使本來已被灰塵污染較大的鋼化玻璃絕緣子串產(chǎn)生爬電現(xiàn)象（夜巡時聽到放電聲較大）。

（3）通過仔細觀察5#鐵塔附近掉落的一只防鳥盒，發(fā)現(xiàn)有新鮮的碰壞痕跡，正好又發(fā)現(xiàn)A相懸式瓷瓶上面缺防鳥盒，即可判斷為：石鋼Ⅰ線5#鐵塔上A相防鳥盒，在10月04日07分掉落時遇到被灰塵污染較大、潮氣較重而產(chǎn)生爬電現(xiàn)象的鋼化玻璃絕緣子串時、發(fā)生的瞬間單相接地現(xiàn)象、使石鋼Ⅰ線故障跳閘。

4 繼電保護動作行為分析

（1）差動保護動作

九鋼220 kV變電所線路光纖差動保護采用分相電流差動元件作為快速主保護，并采用PCM光纖為通道，使其動作速度更快，因而是線路的主保護。是按比較被保護線路始端和末端電流大小與相位的原理來實現(xiàn)的。

經(jīng)查石鐘山500 kV變電所動作報告：故障差動電流14.11 A，保護定值設(shè)定為差動電流高定值0.30 A；220 kV變電所動作報告：故障差動電流73.56 A，保護定值設(shè)定為差動電流高定值1.50 A。兩處檢測的差動電流值均已超過整定值，故發(fā)生線路光纖差動保護跳閘屬正常動作。但是兩變電所保護裝置檢測到的差動電流值有偏差，說明兩邊電流采樣、電流互感器性能或繼保裝置的靈敏度存在偏差。

（2）距離保護動作

九鋼公司220 kV線路設(shè)置了三段式的距離保護作為本線及相鄰線路的后備保護，又稱阻抗保護，是以距離測量元件為基礎(chǔ)構(gòu)成的保護，經(jīng)查石鐘山500 kV變電所動作報告：故障類型和測距發(fā)生距離零序保護C型A相接地7.39 km、測距阻抗值1.611+j 1.299Ω，故障類型雙端測距A相接地8.35 km，接地距離Ⅰ段定值1.06Ω、Ⅱ段定值9.38Ω、Ⅲ段定值10.63Ω；220 kV變電所動作報告：距離保護啟動、故障測距結(jié)果為0.4 km、故障類型雙端測距A相接地2.46 km，接地距離Ⅰ段定值0.2Ω、Ⅱ段定值1.32Ω、Ⅲ段定值3.96Ω，故障測距阻抗值符合距離保護定值，故距離保護屬正常動作。但兩邊測距數(shù)據(jù)有偏差，可能是兩邊距離保護啟動元件和距離方向元件控制收發(fā)信機發(fā)出信號有不一致。

（3）零序保護動作

九鋼公司220 kV線路設(shè)置了四段式的零序電流保護，是利用電力元件發(fā)生接地故障時出現(xiàn)零序電流、零序電壓、零序功率變化的現(xiàn)象而構(gòu)成的保護方式。經(jīng)查石鐘山500 kV變電所動作報告：故障零序電流6.46 A、零序啟動電流0.20 A；九鋼220 kV變電所動作報告：故障零序電流35.47 A、零序啟動電流1.0 A，均達到了零序保護動作值，說明零序保護動作正確。

5 結(jié)論及建議

通過以上分析，我們可以得出以下結(jié)論和建議：

（1）石鋼Ⅰ線5#鐵塔上A相防鳥盒掉落時，遇到被灰塵污染較大、潮氣較重而產(chǎn)生爬電現(xiàn)象的鋼化玻璃絕緣子串時、發(fā)生的瞬間單相接地現(xiàn)象是石鋼Ⅰ線故障跳閘的原因。通過差動保護、距離保護、零序保護動作得到了證實。

（2）此次故障反映出我們對線路上的防鳥盒固定和鋼化玻璃絕緣子串的清灰工作存在不足，特別要加強在潮濕環(huán)境中的絕緣子的清灰工作，建議將鋼化玻璃絕緣子串（有破裂現(xiàn)象）更換成復合絕緣子串。

（3）石鐘山500 kV變電所和九鋼220 kV距離保護故障測距結(jié)果不一致，使查找、判斷故障點增加了難度，建議重新核算線路的阻抗值和對雙側(cè)進行聯(lián)跳試驗，使兩側(cè)距離保護啟動元件和距離方向元件控制收發(fā)信機發(fā)出信號達到一致。

（4）此次故障證實了九鋼220 kV線路保護較完善，但必須嚴格按規(guī)范要求定期進行參數(shù)的修正和對繼保裝置進行試驗。

Analysis of a Fault and Protection Action in a 220 kV Power Transmission Line

YIN Xueyang
（Jiujiang Pingxiang Iron and Steel Co.,Ltd.,Jiujiang,Jiangxi 332500,China）

Through on-site check of equipment and power line,fault action report and oscillograph recording,the type,process and cause of a line grounding fault were analyzed. Doubtful points in the fault were analyzed and investigated while the relay protection action of the fault was also analyzed,reaching a conclusion and improvement direction.

fault;analysis;transformer substation;power line;relay protection

TM63

B

1006-6764(2014)01-0001-03

2013－09－17

尹雪揚（1968－），男，1992年畢業(yè)于南昌航空大學，電氣設(shè)備管理工程師，電氣工程師和電工高級技師，現(xiàn)從事電氣管理工作。