一起110 kv线路故障跳闸分析

0引言

电力系统的稳定运行对于社会经济发展至关重要。110 kV线路作为电力传输的重要组成部分,其跳闸事故不仅会影响供电可靠性,还可能引发联锁故障[1]。110 kV电力线路故障原因有90%以上均为线路单相故障接地,线路发生故障时,可由线路上装设的继电保护装置动作切除故障[2]。文献[3]分析了一起110 kV接地故障产生的零序电流导致另一条线路跳闸的事故;文献[4]分析了一条线路故障,小电源未及时切除导致反送电,引起主变各侧跳闸的事故。

本文以某110 kV线路二线跳闸事故为例,深入分析了故障原因、保护装置的动作行为以及零序电流的分布特征,旨在为类似事故的预防提供参考。

1跳闸事故概述

某110 kV线路二线发生A相瞬时性接地故障,导致220 kVA站和110 kVB站两侧保护装置动作,断路器跳闸,重合闸成功,同时110 kVB站联切小电源动作。110 kV线路一线220 kVA站侧保护启动,未动作;110 kVB站侧:110 kV线路一线零序I段保护动作,断路器跳闸,重合闸动作,重合成功,联切小电源动作。

2跳闸前运行方式

220 kVA站110kV侧采用双母线接线,110kV母线并列运行,1号主变高压侧中性点接地刀闸处于合闸状态,2号和3号主变高压侧中性点接地刀闸处于分闸状态。110kVB站110kV侧采用单母分段接线,1号主变高压侧中性点接地刀闸处于分闸状态。110 kVC站采用单母线接线,110 kV线路三线、1号主变运行于110 kVI母,1号主变高压侧中性点接地刀闸处于合闸状态。故障跳闸前运行方式如图1所示。

3保护装置动作分析

3.1 110kv线路二线故障分析

3.1.1保护动作过程

220 kVA站侧:110 kV线路二线差动保护、接地距离I段保护和零序过流I段保护动作,断路器跳闸,重合闸成功。故障电流为3 600 A,满足差动保护、零序 I段和接地距离 I段定值(CT变比1200/1,差动电流定值0.25 A/0 S,零序I段定值2.45 A/0S,距离I段定值12.26 Ω/0 S),录波波形如图2所示。

110 kVB站侧:110 kV线路二线差动保护动作,断路器跳闸,重合闸成功,故障电流为3 600 A,满足差动保护定值,但未达到接地距离I段和零序I段定值(CT变比1 200/1,差动电流定值0.25 A/0S,重合闸定值3.0 S),故障录波波形如图3所示。

3.1.2零序电流分析

110 kV线路二线发生单相接地故障产生零序电流约为3600 A,其中约2760 A经220kVA站1号主变中压侧中性点流至大地,约840 A电流经110 kV线路一线至B站110kVI母,再经110kV线路三线至

110 kVC站1号主变中性点,形成闭合电流回路。

3.2 110kV线路一线故障分析

3.2.1保护动作行为

220 kVA站侧:线路一线保护启动,但未动作。A站侧110 kV线路一线录波波形如图4所示,故障时A相电流为0.29 A,计算阻抗为165 Ω,差流约为0 A,不在接地距离I段、差动保护动作范围(接地距离I段12.26Ω/0S,零序I段2.45 A,差动定值0.25 A)。零序电流0.735 A,零序电压17.02 V,其中零序电压超前零序电流的角度为92O,线路保护的零序过流正方向条件如下:

因零序电压超前零序电流角度为92O,判断为反方向,不满足零序过流 I段动作条件,故保护未动作。

110 kVB站侧:110 kV线路一线零序I段保护动作,断路器跳闸,重合闸成功。B站侧110 kV线路一线录波波形如图5所示,故障时A相电流为0.25A,计算阻抗为172Ω,零序电流为0.744A,零序电压超前零序电流角度为—105O,判断为正方向,满足零序过流I段动作条件(CT变比1 200/1,零序I段定值0.18 A/0S)。

3.2.2零序电流分析

故障时110 kV线路一线两侧流过840 A零序电流0 110 kV线路二线发生单相接地时产生3 600 A零序电流,从图6可知,零序电流由220 kVA站110 kV母联流至A站110 kVI母,I母中有840 A零序电流再经110 kV线路一线和110 kV线路三线流至110 kVC站1号主变中性点。

3.3 110kV线路三线零序电流分析

110 kV线路三线零序电流与110 kVC站内1号主变零序电流大小相等,方向相反,符合零序电流经线路流向主变中性点的方向特征,如图7所示。

4原因分析

本次110 kV线路二线A相瞬时性接地故障产生的零序电流约为3 600 A,电流经母联流至A站110 kVI母,分流至1号主变中压侧中性点和线路一线,再经线路三线流至C站1号主变中性点,如图8所示。

线路一线B站侧零序电流在保护范围内,而A站侧零序电流在反方向,导致线路一线B站侧动作,A站侧未动作。

5 防范措施及建议

1)加强设备监测与维护:定期检查保护装置的定值设置和运行状态,确保其准确性和可靠性。对线路进行定期巡检,及时发现和处理潜在故障点。

2)优化保护配置:根据电网运行方式和设备参数,合理调整保护装置的定值和动作时间,提高保护系统的灵敏度和选择性。

3)增强电网稳定性:优化电网结构,减少单点故障对系统的影响。加强电网的无功补偿和电压调节能力,提高系统的稳定性。

[参考文献]

[1]谢永权.某220 kv变电站两条110 kv线路同时跳闸的故障分析[J].机电信息,2024(24):1—5.

[2]段巍钊.2例110kv线路故障掉闸分析[J].技术与市场,2024,31(4):93—96.

[3] 郭福涛,妥林,白鹤.220 kv某变电站110 kv线路断路器跳闸分析[J].电工技术,2023(13):126—129.

[4]王沁洋.110kv线路故障引起跳闸分析[J].电力安全技术,2022,24(2):58—60.

《机电信息》2025年第15期第16篇