梁文武，劉復(fù)平，王琴

(1． 國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南 長沙410007;2． 中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力勘測設(shè)計院，湖南 長沙410007)

對稱分量法〔1－3〕使用電路疊加原理將電網(wǎng)三相不對稱故障時電氣量分解成對稱的正、負(fù)、零序分量，在系統(tǒng)各序參數(shù)下對故障相進(jìn)行分析計算，是分析電網(wǎng)不對稱故障的常用方法。

本文使用對稱分量法對一例電廠出線發(fā)生的單相接地故障引起的連鎖事故進(jìn)行分析，解釋了事故發(fā)生的原因，對變壓器分側(cè)零序差動保護(hù)應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 事故過程

甲電廠及對側(cè)變電站主接線及運(yùn)行方式如圖1所示:線路1 經(jīng)甲電廠5031 開關(guān)帶Ⅰ母空載運(yùn)行，電廠高抗未投入，線路2 經(jīng)5023 開關(guān)帶Ⅱ母及51B、52B 起備變試運(yùn)行，起備變處于空載狀態(tài)，線路1 與線路2 開環(huán)運(yùn)行。變電站通過線路3 連接至乙電廠，帶該廠1 臺起備變空載運(yùn)行。

2014年7月15日13 時52 分，線路1 發(fā)生三相跳閘(變電站5012，5013 開關(guān)和甲電廠5031 開關(guān)三跳)，當(dāng)時變電站5012，5013 開關(guān)和甲電廠5031 開關(guān)單相重合閘功能未投入，經(jīng)檢查系線路1的2 套分相電流差動保護(hù)動作跳閘，故障相為B相，線路2 的2 套保護(hù)裝置有起動記錄，變電站側(cè)線路行波測距裝置線路1 故障測距結(jié)果約為40 km左右，接近線路全長44 km，甲電廠側(cè)線路行波測距裝置線路1 未起動，線路2 起動。

圖1 變電站及甲電廠主接線及運(yùn)行方式

在線路1 跳閘同時另一處于倒送電試運(yùn)期間的乙電廠起備變保護(hù)動作將該廠起備變切除。

經(jīng)檢查電廠內(nèi)設(shè)備正常，巡線也未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，約1 h 后線路1 投入運(yùn)行。

2014年7月16日15 時33 分，調(diào)度下令投入變電站5012，5013 開關(guān)和甲電廠5031 開關(guān)單相重合閘功能。17 時45 分，線路1 的2 套分相電流差動保護(hù)再次動作，B 相單相跳閘，隨后重合閘失敗三跳。經(jīng)對比，2 次故障發(fā)生時刻的故障電流波形基本一致，判斷2 次事故應(yīng)為同一處故障點(diǎn)引起，調(diào)度下令線路1 轉(zhuǎn)檢修調(diào)查事故原因。

第1 次事故發(fā)生時刻甲電廠線路1 與線路2 的故障波形圖分別如圖2，3 所示。圖2 中8 個波形通道分別為Ua，Ub，Uc，3U0，Ia，Ib，Ic，3I0。

圖2 甲電廠線路1 故障波形圖

圖3 甲電廠線路2 故障波形圖

此次事故中需要調(diào)查分析以下幾個原因:

1)甲電廠線路故障測距裝置中故障線路(線路1)不起動，而非故障線路(線路2)起動的原因。

2)線路1 故障引起乙電廠起備變跳閘的原因。

2 事故分析與調(diào)查

根據(jù)保護(hù)動作情況初步判斷，故障發(fā)生在線路1，但經(jīng)過多次巡線檢查均未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，且因甲電廠故障測距裝置沒有線路1 測距結(jié)果，線路2 反而起動，為此，技術(shù)人員收集數(shù)據(jù)對此次事故進(jìn)行了詳細(xì)分析。

使用對稱分量法進(jìn)行分析，線路1 發(fā)生B 相接地故障，以B 相為特殊相的故障序網(wǎng)圖〔4－5〕如圖4 所示，圖4 中f 為故障點(diǎn);k 表示線路1 末端(即甲電廠500 kV Ⅰ母處);，xs表示系統(tǒng)等值電勢和等值電抗;xL1，xL2，xL3分別表示線路1，2，3 等值電抗，其中線路1 等值電抗xL1以故障點(diǎn)f為分界被分成2 部分，即xL1－1與xL1－2;xT－Ⅰ，xm(0)分別表示甲電廠51B，52B 起備變高壓側(cè)繞組電抗與零序勵磁電抗，x'T－Ⅰ，x'm(0)分別表示乙電廠起備變高壓側(cè)繞組電抗與零序勵磁電抗，，，分別表示流經(jīng)線路1，2，3 的B 相故障電流，各參數(shù)下角標(biāo)括號中的1，2，0 分別表示該參數(shù)的正、負(fù)、零序參數(shù)或分量。

圖4 線路1 中B 相接地故障序網(wǎng)圖

電廠10 kV 高壓廠用變壓器采用Δ －Y 接線，高壓電動機(jī)中性點(diǎn)不接地，因此啟備變低壓繞組及高壓廠用變壓器和電動機(jī)均不能構(gòu)成零序電流流通回路，不計入故障零序網(wǎng)絡(luò)。

從圖4 分析可知，從故障點(diǎn)端口看各序等值阻抗，正、負(fù)、零序等值阻抗Zff(1)，Zff(2)，Zff(0)分別如式(1)，(2)，(3)所示:

系統(tǒng)流經(jīng)故障點(diǎn)的各序故障電流如式(4)所示:

由以上分析可知，事故時線路1 的B 相變電站側(cè)至故障點(diǎn)(圖4 中f 點(diǎn))有故障電流流過，但由于線路1 甲電廠側(cè)(圖4 中k 點(diǎn))母線空載，各序電流均無流通回路，因此沒有故障電流流過;線路2 只有零序故障電流流過，線路3 只有零序故障電流流過，分析結(jié)果與圖2，3 中的故障錄波裝置所記錄的故障波形基本一致。

乙電廠對保護(hù)裝置、二次回路、事故波形分析后發(fā)現(xiàn)是啟備變高壓側(cè)零序差動保護(hù)動作將該廠啟備變保護(hù)切除，進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)該廠中性點(diǎn)零序電流互感器接線極性與設(shè)計要求相反，事故時流經(jīng)啟備變的穿越性零序故障電流，由于極性接反導(dǎo)致啟備變高壓側(cè)零序差流等于2，因此該廠啟備變保護(hù)在區(qū)外故障時誤動。

3 結(jié)論與探討

事故后最終查出線路1 的故障點(diǎn)位于甲電廠外第1 節(jié)與第2 節(jié)鐵塔之間，由于光纖復(fù)合架空地線施工時懸垂弧度過大，中午氣溫上升時，懸垂部位與下方輸電線路B 相導(dǎo)線發(fā)生放電;另一方面，乙電廠由于起備變保護(hù)高壓側(cè)零序電流極性錯誤導(dǎo)致區(qū)外故障時保護(hù)誤動。

由本文分析可知，本次線路1 發(fā)生接地事故時，甲電廠側(cè)線路1 沒有故障電流，線路2 有零序故障電流流過，因此甲電廠線路故障測距裝置中故障線路(線路1)不起動，而非故障線路(線路2)起動;

由于中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時系統(tǒng)中會產(chǎn)生零序電流，變壓器分側(cè)零序差動保護(hù)等利用零序電流構(gòu)成的保護(hù)原理上對區(qū)內(nèi)接地故障靈敏度很高，但變壓器分側(cè)零序差動保護(hù)需要采用中性點(diǎn)外接零序電流，而系統(tǒng)正常運(yùn)行時零序電流很小，中性點(diǎn)外接電流極性錯誤不容易被發(fā)現(xiàn)，該電流極性接反可能造成變壓器分側(cè)零序差動保護(hù)區(qū)外接地故障時誤動，區(qū)內(nèi)故障時靈敏度降低甚至拒動，因此應(yīng)格外重視變壓器分側(cè)零序差動保護(hù)中性點(diǎn)零序TA 極性問題，變壓器沖擊合閘過程中的勵磁涌流一般三相不對稱，會產(chǎn)生零序電流，因此通過對變壓器勵磁涌流錄波波形進(jìn)行分析可以檢查中性點(diǎn)零序TA 極性的正確性，當(dāng)然還可以通過一次通流等其他方法來檢查零序TA 極性。

〔1〕何仰贊，溫增銀． 電力系統(tǒng)分析(上冊)〔M〕． 武漢:華中科技大學(xué)出版社，2002．

〔2〕熊信銀，張步涵． 電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)〔M〕． 武漢:華中科技大學(xué)出版社，2005．

〔3〕李光琦． 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析(第3 版)〔M〕． 北京:中國電力出版社，2007．

〔4〕朱聲石． 高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)〔M〕． 北京:中國電力出版社，2005．

〔5〕尹項根，曾克娥． 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用(上冊)〔M〕． 武漢:華中科技大學(xué)出版社，2001．