基于波形圖的電力系統短路故障分析

周恒

摘 要：據不完全統計，截至2015年底我國電力裝機容量已超過8.5億kW，相應的各種形式的電力系統短路故障也成逐年增多態勢。通過故障錄波器的電力波形圖可以有效分析電力系統短路故障的原因，還原了故障前后時刻的一些關鍵電氣量及開關量。本文結合繼保理論和波形圖來對常見的短路故障進行分析講解。

關鍵詞：波形圖；短路故障；分析

某風電公司電力35kV母線帶4條回線，母線出線經變壓器變220kV輸送電能到電網。故障時，1、2、3回線帶風機運行。故障現象為：1回線速斷保護跳閘，幾分鐘后2回線保護跳閘，運行人員合一回線，幾分鐘后發現3回線異常手動拉掉3回線，過幾分鐘1，3回線同時跳閘母差動作，全站失電。分析錄波文件還原事態過程，查看部分錄波文件如下所示：

如圖1所示，1、2、3回線正常運行主變低壓側電流同各線路電流方向相反35kV為小電流接地系統，如線路上單相接地，根據短路計算相關知識，接地相電流變化不明顯，接地相電壓明顯降低，正常兩相電壓明顯升高復合小電流接地系統特征。

圖2所示運行中主變低壓側C相電壓明顯降低，A、B相電壓升高，2回線C相電流變化較大，復合單相接地特征，判斷2回線C相對地絕緣擊穿，發生2回線C相接地故障。

如圖3所示，由于之前2回線C相斷續接地故障期間形成的A、B相高電壓，造成A、B相對地絕緣強度降低。23：14：02.397812，B相電壓降低，B相對地絕緣擊穿，看圖發現1回線B相電流變化較大，判斷1回線B相發生接地故障A、C相電壓升高后，23：14：02.413020，C相電壓降低，C相對地絕緣擊穿，看圖發現2回線C相電流明顯增大，同時1回線B相電流明顯增大，兩者方向相反，判斷形成不同線路的相間接地短路故障1回線B相過流速斷保護動作跳閘，由于保護裝置特性不同的原因，2回線過流速斷保護尚未動作。

如圖4所示，23：14：07.358125，B相電壓降低，B相對地絕緣擊穿，看圖發現2回線B相電流變化較大，判斷2回線B相發生接地故障A、C相電壓升高后，23：14：07.376458，C相電壓降低，C相對地絕緣擊穿，看圖發現3回線C相電流明顯增大，同時2回線B相電流明顯增大，兩者方向相反，判斷形成不同線路的相間接地短路故障2回線B相過流速斷保護動作跳閘，3回線C相過流速斷保護動作跳閘。

運行方式：2回線停運；1、3回線運行00：19：37.686979，C相電壓降低，C相對地絕緣擊穿，看圖發現3回線C相電流變化較大，判斷3回線C相發生接地故障。00：19：38.216354，C相電壓降低，C相對地絕緣擊穿，看圖發現3回線C相電流變化較大，判斷3回線C相發生接地故障A、B相電壓升高后，緊跟著（豎藍線）B相電壓降低，B相對地絕緣擊穿，看圖發現1回線B相電流明顯增大，同時3回線C相電流明顯增大，兩者方向相反，判斷形成不同線路的相間接地短路故障1回線B相過流速斷保護動作跳閘，3回線C相過流速斷保護動作跳閘。

如圖6所示，01：54：24.847604，B相電壓降低，B相對地絕緣擊穿，由于只有1回線運行，判斷1回線B相發生瞬時接地故障，01：54：24.863645開始，主變低壓側B、C相電流明顯增大，方向相反，判斷A、C相電壓升高后造成1回線C相對擋板放電形成接地故障，形成不同地點的相間短路故障，母差保護動作，35kV母線失電。

結合波形圖分析系統發生的故障屬于的類型，這些電氣量可以是各序分量，也可能是頻率等開關量。現實中系統發生短路情況往往錯綜復雜，多種情況交叉發生，對我們進行事故分析提出了各種各樣的挑戰，只要我們從基礎上掌握了各種基本短路形式的變量形態，逐段逐量推理故障演變過程，就將對我們還原故障時刻，分析故障發生原因提供莫大幫助。

參考文獻

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[2]呂穎，吳文傳，張伯明，等.電網保護定值在線整定系統的開發與實踐[J].電網技術，2008.32（8）：15-20.

（作者單位：大唐河北發電有限公司馬頭熱電分公司）