一起110 kV线路单相断线故障分析

2011-03-14董艳红杜广平于会宁

黑龙江电力 2011年3期

董艳红，杜广平，于会宁

(鹤岗电业局，黑龙江鹤岗154101)

0 引言

输电线路非全相运行时，会使电流和电压对称性、中性点直接接地系统对称性遭到破坏，产生负序电流，出现零序电流，使接地装置的电位升高，产生跨步电压与接触电压，威胁人身安全，而且负序电流和零序电流可以在非全相运行的线路及相连的完好线路中流通，破坏线路的继电保护工作状态，甚至引起保护的不正确动作。对此，本文通过对一起110 kV联络线单相断线引起线路保护动跳闸的实例，分析其跳闸原因，以尽快找到解决故障办法，消除电力系统不对称异常工作状态，保证电力系统安全、稳定运行。

1 对称性破坏的实例

1.1 系统结线方式

变电站B接受35 kV线路1及110 kV线路2电源，电厂A和变电站B装设低频、低压解列装置，线路2两侧配置保护为距离和零序保护。系统结线及有关潮流如图1所示。

图1 系统结线和故障前有关潮流图

1.2 110 kV线路2故障经过

2010年11月13日14时35分，线路2两侧三相电流出现不平衡现象，IA=IC=40A，IB=28A，线路1 B相电流比其它两相大30 A，在变电站B、变电站C检查一次设备，均未发现问题。16时06分，A厂低压解列装置动作，发电机跳闸，B变电站低压解列装置动作，线路2和线路1开关跳闸，在B变电站、C变电站内部检查无故障，C变电站线路2开关未跳闸。16时15分，B变电站合上线路2开关同时，C变电站线路2零序一段保护动作跳闸，重合不成功，故障报告为AC相接地;检查站内设备，无故障。拉开B变电站线路2开关，在C变电站对线路2强送电成功，之后在B变电站合上线路2开关。16时40分和16时43分，C站线路2零序一段保护发生2次动作跳闸，故障报告均为AC相接地。经检查，故障点为B变电站阻波器上端B相导线断线，搭落在阻波器上，处理后线路2送电正常，巡线未发现异常。

2 跳闸原因分析

2.1 用对称分量法分析单相断股和断线故障［1］

图2(a)表示了单相断股时的不对称形式，网络在M、N区间外三相阻抗都是对称的，在不对称M、N区间仅B相附加有阻抗Z，等值电路如图2(b)所示。

图2 三相系统中B相不对称

按对称分量法原理，M、N区间的不对称电压可以分解成三组对称分量(⊿ ÙA1、⊿ ÙB1、⊿ ÙC1、⊿ÙA2、⊿ÙB2、⊿ÙC2、⊿ÙA0、⊿ÙB0、⊿ÙC0)。不考虑变压器等电感元件饱和时电力系统是线性网络，应用叠加原理，图3可以看作是三相电势分别作用在M、N区间，这样实际的网络就可以分解成3个独立的三相对称网络，每个取B相画出它的电路，则变成图4所示的正序(1)、负序(2)和零序(3)网络。

图3 将M、N间的不对称电压分解为三组对称分量

图4 正序(1)、负序(2)、零序(3)网络图

根据图4各序网络图，列出各自的电压平衡方程为

在上述的不对称运行中，如果Z=∞，即在B相断线的情况下图5的复合序网就变成图6所示的情形。由此可见，当电力系统出现不对称运行时，将导致电流和电压的对称性破坏，系统中将出现负序电流和零序电流。

图5 B相附加阻抗的复合序网

图6 一相断线的复合序网

2.2 继自装置动作分析

当B变电站处理阻波器上端B相导线断线时，发现阻波器上端B相导线已有部分断股。由于当时风大，导线摆动，断股不断增多，致使线路2 B相传输能力下降，最终断线搭落在阻波器上，加重A电厂的承载负荷，A电厂及B变电站母线AB及BC线电压较低，达到低压解列装置动作规定值(75% 35 kV母线线电压)，导致A电厂和B变电站低压解列装置动作跳闸。图7为线路2断线后变电所B母线电压情况示意图。

图7 线路2断线后变电所B母线电压情况示意图

B变电站线路2由低压解列装置动作跳闸后，线路2由C变电站充电但不带负荷，线路2在末端断线，可以认为线路是对称运行。在B变电站合上线路2开关，即带负荷后不对称运行产生的负序电流和零序电流就明显增大［2］，负序电流和零序电流在AC相导线中流通，达到C变电站线路2零序一段保护动作规定值并跳闸，所以故障报告为AC相接地，此时AC相导线中流通的零序电流并非相间短路电流，没有达到距离保护动作定值，故距离保护不动作是正确的。