一起220 kV输电线路故障及保护动作分析

尹雪扬

（九江萍钢钢铁有限公司，江西九江332500）

供用电

一起220 kV输电线路故障及保护动作分析

尹雪扬

（九江萍钢钢铁有限公司，江西九江332500）

通过对现场设备和线路的检查、故障动作报告、故障录波，分析了一起线路接地故障的类型、过程和产生原因，对故障存在的疑点进行了分析和排查，并对故障中继电保护的动作行为进行了分析，得出了结论及工作改进的方向。

故障；分析；变电所；线路；继电保护

1 引言

九钢公司220 kV变电所是江西钢铁行业唯一的一座企业自建、自主管理的220 kV变电所，总装机容量为30万kVA、月用电量达1亿kW·h、位居九江市各用电单位之首，其电源引自石钟山500 kV变电所220 kV石钢Ⅰ线和石钢Ⅱ线，全长9 km，横穿澎湖高速、铜九铁路和部分山坡，共31基铁塔，其中共杆铁塔7基。九钢220 kV两条线路自2008年11月供电以来、安全运行正常。

2 故障简介

2.1 故障前运行方式

九钢220 kV变电所自投运以来，采用220 kV石钢Ⅰ线211#和石钢Ⅱ线212#双回路并列运行供2台15 kVA变压器的供电运行方式，变压器低压侧采用35 kVⅠ段母线和Ⅱ段母线分列运行的运行方式、供下一级4个35 kV变电站的负荷。

2.2 事故经过及现场检查情况

2012年10月4日07时04分，石钟山500 kV变电所到九钢220 kV变电所211#石钢Ⅰ线A相接地出现跳闸，重合闸重合成功。事后，九钢维修电工对外场和全线31基铁塔和线路进行了检查和巡线工作，没有发现异常。当晚也进行了夜巡检查，只发现山坡上的5#和6#铁塔上有放电响声（因山上水气较大、潮湿）。经请示省、市供电公司安排在10月11日对石钢Ⅰ线实行停电10 h进行登杆检查，检查发现1#~7#铁塔上钢化玻璃绝缘子串灰尘污染较大、19#铁塔钢化玻璃绝缘子串有破裂现象、5#铁塔附近找到一掉落的防鸟盒，其他正常。

2.3 保护动作记录和故障录波

（1）石钟山500 kV变电所A套保护PSL603GM数字式保护装置故障报告（见表1）：时间为：2012年10月04日07分57秒454毫秒，厂站名：南自保线路：909000，装置地址：114，管理序号：00028242。

（2）九钢220 kV变电所A套保护PSL603GM数字式保护装置故障报告（见表2），时间为：2012年10月04日07分57秒441毫秒。

2.4 故障距离查询情况

根据石钟山500 kV变电所A套保护PSL603GM数字式保护装置距离零序保护显示：故障类型和测距为A相接地7.39 km；故障类型双端测距为A相接地8.35 km；B套保护RCS-931BM数字式保护装置距离零序保护显示：故障类型和测距为A相接地7.1 km。

根据九钢220 kV变电所保护装置距离零序保护显示：故障类型和测距为A相接地0.4 km；故障类型双端测距为A相接地2.46 km。

2.5 故障存在的疑点

（1）故障后巡线和登杆检查均未发现放电、拉弧的痕迹，没有发现树枝等杂物碰、靠线路的故障现象。

（2）石钟山500 kV变电所和九钢220 kV变电所距离保护、故障测距结果不一致，使查找、判断故障点增加了难度。

图1 PSL603GM数字式保护装置故障录波（2012年10月04日07分57秒455毫秒）

图2 PSL603GM数字式保护装置故障录波（2012年10月04日07分57秒441毫秒）

表1 石钟山500 kV变电所A套保护PSL603GM数字式保护装置故障报告

表2 九钢220 kV变电所A套保护PSL603GM数字式保护装置故障报告

3 九钢220 kV石钢Ⅰ线故障原因分析

根据现场设备检查、登杆检查、故障报告、故障录波和继保试验情况分析：

（1）此故障为瞬间单相接地并达到了“故障相电流、故障零序电流、故障差动电流”动作值的A相线路接地故障。

（2）安装在1#~7#铁塔上的钢化玻璃绝缘子串灰尘污染较大、大大地降低了绝缘子串的绝缘性能，安装在山上的5#、6#铁塔空气湿度在晚上水气较多、潮气较重，使本来已被灰尘污染较大的钢化玻璃绝缘子串产生爬电现象（夜巡时听到放电声较大）。

（3）通过仔细观察5#铁塔附近掉落的一只防鸟盒，发现有新鲜的碰坏痕迹，正好又发现A相悬式瓷瓶上面缺防鸟盒，即可判断为：石钢Ⅰ线5#铁塔上A相防鸟盒，在10月04日07分掉落时遇到被灰尘污染较大、潮气较重而产生爬电现象的钢化玻璃绝缘子串时、发生的瞬间单相接地现象、使石钢Ⅰ线故障跳闸。

4 继电保护动作行为分析

（1）差动保护动作

九钢220 kV变电所线路光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用PCM光纤为通道，使其动作速度更快，因而是线路的主保护。是按比较被保护线路始端和末端电流大小与相位的原理来实现的。

经查石钟山500 kV变电所动作报告：故障差动电流14.11 A，保护定值设定为差动电流高定值0.30 A；220 kV变电所动作报告：故障差动电流73.56 A，保护定值设定为差动电流高定值1.50 A。两处检测的差动电流值均已超过整定值，故发生线路光纤差动保护跳闸属正常动作。但是两变电所保护装置检测到的差动电流值有偏差，说明两边电流采样、电流互感器性能或继保装置的灵敏度存在偏差。

（2）距离保护动作

九钢公司220 kV线路设置了三段式的距离保护作为本线及相邻线路的后备保护，又称阻抗保护，是以距离测量元件为基础构成的保护，经查石钟山500 kV变电所动作报告：故障类型和测距发生距离零序保护C型A相接地7.39 km、测距阻抗值1.611+j 1.299Ω，故障类型双端测距A相接地8.35 km，接地距离Ⅰ段定值1.06Ω、Ⅱ段定值9.38Ω、Ⅲ段定值10.63Ω；220 kV变电所动作报告：距离保护启动、故障测距结果为0.4 km、故障类型双端测距A相接地2.46 km，接地距离Ⅰ段定值0.2Ω、Ⅱ段定值1.32Ω、Ⅲ段定值3.96Ω，故障测距阻抗值符合距离保护定值，故距离保护属正常动作。但两边测距数据有偏差，可能是两边距离保护启动元件和距离方向元件控制收发信机发出信号有不一致。

（3）零序保护动作

九钢公司220 kV线路设置了四段式的零序电流保护，是利用电力元件发生接地故障时出现零序电流、零序电压、零序功率变化的现象而构成的保护方式。经查石钟山500 kV变电所动作报告：故障零序电流6.46 A、零序启动电流0.20 A；九钢220 kV变电所动作报告：故障零序电流35.47 A、零序启动电流1.0 A，均达到了零序保护动作值，说明零序保护动作正确。

5 结论及建议

通过以上分析，我们可以得出以下结论和建议：

（1）石钢Ⅰ线5#铁塔上A相防鸟盒掉落时，遇到被灰尘污染较大、潮气较重而产生爬电现象的钢化玻璃绝缘子串时、发生的瞬间单相接地现象是石钢Ⅰ线故障跳闸的原因。通过差动保护、距离保护、零序保护动作得到了证实。

（2）此次故障反映出我们对线路上的防鸟盒固定和钢化玻璃绝缘子串的清灰工作存在不足，特别要加强在潮湿环境中的绝缘子的清灰工作，建议将钢化玻璃绝缘子串（有破裂现象）更换成复合绝缘子串。

（3）石钟山500 kV变电所和九钢220 kV距离保护故障测距结果不一致，使查找、判断故障点增加了难度，建议重新核算线路的阻抗值和对双侧进行联跳试验，使两侧距离保护启动元件和距离方向元件控制收发信机发出信号达到一致。

（4）此次故障证实了九钢220 kV线路保护较完善，但必须严格按规范要求定期进行参数的修正和对继保装置进行试验。

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

尹雪扬（1968－），男，1992年毕业于南昌航空大学，电气设备管理工程师，电气工程师和电工高级技师，现从事电气管理工作。