35kV不接地系統兩相異地接地故障分析

劉俊才 劉曉華 楊自光

（1. 鄂爾多斯電業局，內蒙古 鄂爾多斯 017200；2. 呼和浩特供電局，呼和浩特 010020）

35kV不接地系統兩相異地接地故障分析

劉俊才1劉曉華2楊自光1

（1. 鄂爾多斯電業局，內蒙古 鄂爾多斯 017200；2. 呼和浩特供電局，呼和浩特 010020）

本文主要針對目前35kV不接地系統發生兩相異地接地故障后，35kV系統整體電壓與不同出線電流會發生怎樣的變化，通過建立等效電路對此類故障的基本特征進行介紹。同時，通過對保護裝置及錄波器的數據進行分析，驗證了兩相異地接地故障保護動作行為。

35kV不接地系統；兩相短路故障；保護動作

35kV不接地系統的兩相短路故障類型主要有3種類型，即兩相相間不接地短路故障、兩相相間同一地點接地短路故障，兩相相間不同地點接地短路故障。兩相相間不同地點接地故障主要包括兩種情況，同一出線的不同地點接地，不同出線的不同地點接地。不同相不同地點發生短路故障后，短路電流及母線都將會收到受接地點與接地電阻值的大小影響，所以發生兩點不同地點接地后，常規的繼電保護裝置不能準確地反映出故障的情況，只能通過對本變電站內及下一級變電站內保護裝置的報文及保護裝置的動作情況進行總體分析，才能確定故障地點。不同地點接地故障的存在，嚴重威脅電網的安全穩定運行。下面通過一起小電流接地系統異地兩點接地故障為例，進行分析探討。

1 故障相關情況簡介

故障前220kV庫布其站#1、#2主變并列運行，35kV母聯斷路器310在合位，其余5條35kV線路均為運行狀態。

354振庫線情況：3月 14日 13時 26分32s966ms，354振庫線CSC-213保護裝置保護起動，27ms后分相差動保護動作出口，跳開354斷路器。IA相電流為0.127A，IB相電流為0.308A，IC相電流為52.3A。

經檢查主變故障錄波器發現，1號主變故障錄波器351低壓側B、C相發生大電流起動，2號主變故障錄波器352低壓側B、C相發生大電流起動。1號主變、2號主變低壓側保護裝置均起動，未動作出口跳閘。

352恩庫線情況：3月 14日 13時 26分33s017ms，352恩庫線RCS9613保護裝置保護起動，IA電流為0.91，IB電流為26.8A，IC電流為22.6A。保護未動作出口跳閘。

352對側變電站進線 313斷路器保護起動，未動作出口跳閘。

35kV系統現場運行的接線方式如圖1所示。事故后，經巡查發現，354振庫線C相發生接地故障。而352恩庫線線路無故障，保護未動作。初步判斷為352對側變電站內下一級發生B相接地故障。

2 故障分析

2.1 不接地系統異地兩相接地故障理論分析

如圖2所示，為中性點不接地35kV系統的等效電路圖，假定L1線路的B相在K1點發生接地故障，此時，L1線路在 K1點的接地電流為3，如果L2線路的C相在同一時間K2點也發生了接地故障，那么L2線路在該點的零序電流為 IK(1C,1)3，L1出線與L2出線的故障相別分別是B、C兩相，即同時接地故障，對于主變壓器的低壓側M側與母線側來說，相當于BC相間短路故障。

圖1 系統正常運行方式接線圖

圖2 兩條出線不接地系統簡化電路圖

對于L1出線、L2出線來說，母線側保護安裝處的某一相的相電壓等于短路點的該相電壓與輸電線路上所發生電壓降之和，即

M側與母線側（即主變低壓側），當中性點電壓為NU時，則B相、C相電壓平衡方程如下式所示，其中BE、CE為母線B、C點電壓，1Z、2Z為線路B、C故障點阻抗，1ZM、2ZM 分別為主變側阻抗值。

正如前面所述，當不同線路的異地兩相同時發生單相接地故障時，對于母線側與主變低壓側來說，相當于相間故障，電流關系式為

將式（3）減式（4），得

將式（3）加式（4），得

根據圖3的相量圖可以看出，小接地電流系統異地兩相接地有如下特征：

圖3 主變低壓側電流電壓向量圖

1）發生接地相的相電壓為地電壓，不接地的另兩相電壓升高為線電壓。

2）當發生接地任兩相在同一地點接地時，這兩相電壓同時降低，大小相等。

3）當發生接地的任兩相不在同一地點接地時，這兩相電壓均降低，但是電壓小的一側靠近電源及母線側，電壓大的遠離母線側。

4）當有接地電阻時，接地點不在同一位置的兩相電壓降低，但是有接地電阻接地電壓數值較發生直接接地的電壓數值高。

不同線路不同地點接地故障與同一線路同一地點兩相短路不同的是兩相短路非故障相電壓保持不變，而是兩點異地接地故障時非故障相電壓升至約1.5倍原相電壓。

2.2 主變低壓側故障錄波數據分析

查看錄波器顯示，1號主變低壓側電流、電壓的波形圖可以判斷系統發生的是線路 B、C相兩相接地故障。1號主變低壓側保護裝置起動，B、C相均有短時間的大電流。

圖4 1號主變低壓側錄波圖

2.3 35kV線路故障錄波數據分析

經查證有關保護的定值，354振庫線分相差動起動電流為 2A，差動動作電流為 4A；過流二段為25A，時間為0.5s；過流三段為7A，1.2s（CT變比為250/5）。352恩庫線差動起動電流為5A；過流一段為35A，時間為0s；過流二段為15A，時間為0.5s；過流三段為7A，1.2s。

兩條線路保護動作情況如下所述。

354振庫線情況：354振庫線發生 C相單相接地時，C相無差流，裝置不會動作。但保護裝置發生C相分相差動出口跳閘。A相電流為0.027A，B相電流為0.000A，C相電流為52.3A。初步判定35kV系統內存在另一點 B相接地。隨后查看所有 35kV保護裝置，發現 352恩庫線保護起動，2017年 03月 14日 B相電流從 13∶24∶42.797至 13∶24∶42.829存在。

大小約峰值 38A（有效值 22A）左右＜過流一段定值35A，持續時間約為32ms。C相電流在B相電流一個周波之后發生，C相電流大小約32A左右，持續時間約一個周波。故障發生點超出過流Ⅰ段保護范圍，過流Ⅰ段保護未動作；由于故障持續時間太短，時間小于過流Ⅱ、Ⅲ段定值，過流Ⅱ、Ⅲ段也未動作。

隨后，對352恩庫線對側恩格爾光伏變電站313進線調查發現，03月 14日 B相電流從 13∶24∶42.797至13∶24∶42.829存在，大小約峰值38A（有效值26.8A）左右，持續時間約為32ms。C相電流在B相電流一個周波之后發生，C相電流為峰值32A（有效值22.6A），持續時間約20ms，發展成B、C相相間故障持續時間約20ms。由于313保護未投過流保護，313進線保護起動，未動作出口。

圖5 系統整體接線一次圖

經過對比，352與 313大小相等，相位相反。可以判斷出，該電流為穿越性電流，差動保護不動作，屬于區外故障。然后繼續向下一級巡視，發現恩格爾光伏變電站35kV母線下一級進線316開關跳閘。

316 3#光伏進線3月14日13∶25∶31.195，保護整組起動；13∶25∶31.215，B相Ibmax為74.67A，過流Ⅰ段單相接地故障。

通過上面的分析可以看出，如圖所示，352恩庫線對端電廠的316 3#光伏進線至光伏升壓變壓器段從2月17日開始發生過多次B相單相接地，BC相間故障，過流Ⅰ段動作。316 3#光伏進線至光伏升壓變壓器段B相電纜絕緣較弱，導致B相發生接地故障。

3 結論

本文利用 35kV不接地系統不同線路發生兩點異地接地故障的保護動作的報文，最終明確了線路故障點。通過電流電壓公式的推導，作出故障后相量圖，并通過分析系統一次接線圖，將此類故障進行明確展示。同時，對本次故障主變、線路錄波數據進行分析對比，解釋說明了本次故障相關保護的動作行為。

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Ground Faultanalysis of 35kV Ungrounded Systems in Different Places

Liu Juncai1Liu Xiaohua2Yang Ziguang1
(1. Ordos Power Supply Bureau, Ordos, Inner Mongolia 017200;2. Hohhot Power Supply Bureau, Hohhot 010020)

This paper mainly aims at the ground fault analysis of 35kV ungrounded systems in different places the 35kV overall voltage system and different wire current will occur, the fault characteristics are introduced through the establishment of equivalent circuit. At the same time, the protection action of this kind of fault is verified through analyzing the data of protection device and recorder.

35kV ungrounded system; two phase short circuit fault; protections

劉俊才（1984-），男，內蒙古鄂爾多斯市人，研究生，工程師，從事繼電保護專業工作。