基于波形图的电力系统短路故障分析

周恒

摘 要：据不完全统计，截至2015年底我国电力装机容量已超过8.5亿kW，相应的各种形式的电力系统短路故障也成逐年增多态势。通过故障录波器的电力波形图可以有效分析电力系统短路故障的原因，还原了故障前后时刻的一些关键电气量及开关量。本文结合继保理论和波形图来对常见的短路故障进行分析讲解。

关键词：波形图；短路故障；分析

某风电公司电力35kV母线带4条回线，母线出线经变压器变220kV输送电能到电网。故障时，1、2、3回线带风机运行。故障现象为：1回线速断保护跳闸，几分钟后2回线保护跳闸，运行人员合一回线，几分钟后发现3回线异常手动拉掉3回线，过几分钟1，3回线同时跳闸母差动作，全站失电。分析录波文件还原事态过程，查看部分录波文件如下所示：

如图1所示，1、2、3回线正常运行主变低压侧电流同各线路电流方向相反35kV为小电流接地系统，如线路上单相接地，根据短路计算相关知识，接地相电流变化不明显，接地相电压明显降低，正常两相电压明显升高复合小电流接地系统特征。

图2所示运行中主变低压侧C相电压明显降低，A、B相电压升高，2回线C相电流变化较大，复合单相接地特征，判断2回线C相对地绝缘击穿，发生2回线C相接地故障。

如图3所示，由于之前2回线C相断续接地故障期间形成的A、B相高电压，造成A、B相对地绝缘强度降低。23：14：02.397812，B相电压降低，B相对地绝缘击穿，看图发现1回线B相电流变化较大，判断1回线B相发生接地故障A、C相电压升高后，23：14：02.413020，C相電压降低，C相对地绝缘击穿，看图发现2回线C相电流明显增大，同时1回线B相电流明显增大，两者方向相反，判断形成不同线路的相间接地短路故障1回线B相过流速断保护动作跳闸，由于保护装置特性不同的原因，2回线过流速断保护尚未动作。

如图4所示，23：14：07.358125，B相电压降低，B相对地绝缘击穿，看图发现2回线B相电流变化较大，判断2回线B相发生接地故障A、C相电压升高后，23：14：07.376458，C相电压降低，C相对地绝缘击穿，看图发现3回线C相电流明显增大，同时2回线B相电流明显增大，两者方向相反，判断形成不同线路的相间接地短路故障2回线B相过流速断保护动作跳闸，3回线C相过流速断保护动作跳闸。

运行方式：2回线停运；1、3回线运行00：19：37.686979，C相电压降低，C相对地绝缘击穿，看图发现3回线C相电流变化较大，判断3回线C相发生接地故障。00：19：38.216354，C相电压降低，C相对地绝缘击穿，看图发现3回线C相电流变化较大，判断3回线C相发生接地故障A、B相电压升高后，紧跟着（竖蓝线）B相电压降低，B相对地绝缘击穿，看图发现1回线B相电流明显增大，同时3回线C相电流明显增大，两者方向相反，判断形成不同线路的相间接地短路故障1回线B相过流速断保护动作跳闸，3回线C相过流速断保护动作跳闸。

如图6所示，01：54：24.847604，B相电压降低，B相对地绝缘击穿，由于只有1回线运行，判断1回线B相发生瞬时接地故障，01：54：24.863645开始，主变低压侧B、C相电流明显增大，方向相反，判断A、C相电压升高后造成1回线C相对挡板放电形成接地故障，形成不同地点的相间短路故障，母差保护动作，35kV母线失电。

结合波形图分析系统发生的故障屬于的类型，这些电气量可以是各序分量，也可能是频率等开关量。现实中系统发生短路情况往往错综复杂，多种情况交叉发生，对我们进行事故分析提出了各种各样的挑战，只要我们从基础上掌握了各种基本短路形式的变量形态，逐段逐量推理故障演变过程，就将对我们还原故障时刻，分析故障发生原因提供莫大帮助。

参考文献

[1]王锡凡，方万良，杜正春.现代电力系统分析[M].北京：科学出版社，2003.

[2]吕颖，吴文传，张伯明，等.电网保护定值在线整定系统的开发与实践[J].电网技术，2008.32（8）：15-20.

（作者单位：大唐河北发电有限公司马头热电分公司）