变电站110kV线路零序过流的故障分析

变电站110kV线路零序过流的故障分析

戴文强

身份证号码：44162219910327xxxx广东运峰电力安装有限公司

摘要：本文主要针对变电站110kV线路零序过流的故障展开了分析，通过结合具体的事故概况，对故障的原因作了系统的分析，并给出了一系列有效的整改措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。

关键词：变电站线路；零序过流；故障

0引言

随着我国的经济建设发展，用电需求的增加对变电站也提出来更高的要求。因此，对于变电站110kV线路需要有高度重视，特别是对零序过流故障的分析处理。若线路出现故障，我们需要及时采取措施进行处理。基于此，本文就变电站110kV线路零序过流的故障进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1事故概况

1.1事故经过

某220kV变电站一次接线图如图1所示。2015-05-08，变电站110kV线路1发生L3相接地故障，152断路器差动保护动作，跳开152断路器，重合于永久性故障，距离保护加速动作，但断路器未断开。故障录波图显示，故障电流一直持续；事故发生后现场检查152断路器在分位，3号主变压器110kV侧零序过流Ⅰ段保护动作，一时限0.8s跳开112母联断路器，二时限1.1s跳开3号主变压器中压侧103断路器。154断路器连接的110kV变电站1号主变压器间隙击穿，154断路器零序过流Ⅱ段保护动作，跳开154断路器，重合成功（重合时110kVⅡ段母线已失电）。158断路器零序过流Ⅲ段保护动作，跳开158断路器，同时2号主变压器中压侧间隙击穿，0.5s跳开2号主变压器三侧断路器，切除故障电流。

1.2事故时运行方式

该变电站共3台主变压器，220kV双母线单分段运行，1号主变压器201断路器接ⅠⅢ母线、2号主变压器202断路器接Ⅲ段母线、3号主变压器203断路器接Ⅱ段母线运行，212母联断路器在合位。110kV双母线并列运行，1号主变压器101断路器接Ⅰ段母线，2号主变压器102断路器接Ⅱ段母线，3号主变压器103断路器接Ⅱ段母线运行，152、154、158、160断路器接Ⅱ段母线运行，10kVⅠ段、Ⅱ段母线分列运行，Ⅲ段母线与Ⅰ段、Ⅱ段母线独立运行，各电压等级线路单上单，双上双（如图1所示）。

1.3处理过程

事故发生后，将10kV910母联断路器由热备用转运行；将110kVⅡ段母线所接160、154断路器断开。确定故障在线路1后，运行人员投入112母联充电保护，通过112母联断路器为110kVⅡ段母线充电，充电无故障后，退出112母联充电保护，将2号主变压器202、102断路器由热备用转运行，3号主变压器103断路器由热备用转运行，154、158、160断路器由热备用转运行，2号主变压器952断路器由热备用转运行，910断路器由运行转热备用，152断路器由热备用转检修。

2原因分析

2.1一次设备及二次设备

变电站110kV侧双回线路（线路3、线路4）接110kV牵引变电站，其中线路3接110kVⅡ段母线，线路4接110kVⅠ段母线，两回线路互为备用。事故发生前220kV变电站侧159间隔运行，而220kV变电站侧158间隔热备用（线路空载运行，110kV牵引变电站侧断路器在断开位置）。

线路3的220kV变电站侧设有某市南瑞继保电气有限公司生产的RCS-941D型数字式输电线路快速保护装置，包括完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周减载保护，装置配有三相一次重合闸功能。

2.2保护装置故障录波器动作情况

158断路器220kV变电站侧保护启动后1882ms零序过流Ⅲ段保护动作，跳开本侧断路器，110kV牵引变电站侧保护装置未启动。110kV故障录波器显示该线路间隔未启动。

2.3原因分析

现场巡线发现线路1确因外力破坏发生L3相接地故障，152断路器在重合于永久性故障后未能及时断开故障电流，造成一系列跳闸事故。分析相关保护动作情况，确定158断路器保护动作不正确，以下重点分析该线路零序过流Ⅲ段保护误动原因。

现场查看保护及故障录波报告，保护录波报告显示：L3相电流通道和零序电流通道电流为2.2A（零序过流Ⅲ段电流定值2A），相位相差180°（见图2），零序过流Ⅲ段保护动作，且闭锁重合闸。故障录波报告显示158断路器各通道电流始终为零。从上述现象分析，问题集中在220kV变电站侧158断路器保护交流二次回路上。现场测试158间隔电流互感器二次电缆绝缘，测得L3相电流（L3411）二次电缆对地绝缘为零。经检查，二次电缆在L3相电流互感器接线盒入口处破皮（见图3，重新固定受损电缆，将破皮处用绝缘胶带包裹好，检测电流回路绝缘，恢复正常），形成第2个接地点。

由于变电站的零电位接地网并非等电位面，158间隔L3相电流互感器接线盒入口处破皮，造成158保护二次回路室外端子箱和L3相电流互感器两点接地。同时，线路1一次系统又发生L3相接地，1个很大的接地电流注入电网，两接地点间产生较大的电位差，该电位差窜入连通回路（见图4），在158保护二次回路O、N两点（L3相电缆与中性线电缆与大地）间构成电流回路，造成158保护零序过流Ⅲ段误动作。如图4所示，L3相电缆、中性线电缆与大地构成电流回路，L3相电流与中性线电流大小相等、方向相反，与保护录波波形相符。

从保护装置录波波形来看，158间隔零序电压与3号主变压器零序电压均于故障线路1的152断路器重合后产生，当3号主变压器（零序过流Ⅰ段一时限延时820ms）跳开中压侧112母联断路器时，158间隔零序电压和零序电流在919ms时均增大约2倍，与3号主变压器零序电压变化规律一致，进一步证实158保护误动是地电位差引起。

3整改措施

由现场图片可见，L3相电流互感器接线盒电缆孔胶套脱离，电缆失去胶套保护，特别容易造成电缆破皮，形成第2接地点。事故发生后，各变电站将电流互感器接线盒电缆状况作为巡视要点，加强巡视力度，提高巡视质量，有效排查安全隐患。

虽然这次误动作没有造成负荷损失，但是威胁到110kV牵引变电站的供电可靠性；若造成两点接地的故障点处于其他交流回路，则可能引起主变压器差动保护、母差保护等重要元件保护误动作，从而导致大面积停电事故。

随着继电保护装置的不断完善，二次回路接线错误和缺陷成为继电保护不正确动作的主要原因，有效控制二次回路接线错误和缺陷，成为保障继电保护正确动作、电网安全运行的基础。本文针对零序过流保护误动原因，提出以下整改措施。

（1）在基建阶段，要求设计图纸上必须注明电流互感器的接地点位置，严格按照图纸施工，施工人员对回路存在任何疑问时，应及时与设计人员联系解决问题。无论是基建阶段，还是大修、改造阶段，投运前技术人员须进行电流互感器二次回路接线和绝缘检查，并填写记录，以发现可能存在的两点接地缺陷。进行绝缘检查时，不宜抽查，应逐芯排除。对于改造、大修的变电站，在施工前应查清已有接地点的具体位置；投运前，验收人员对电流互感器二次回路进行接线和绝缘复检，按照相关技术要求填写记录，并参照施工方记录，对遗漏及有疑问的部分进行复查；对存在的缺陷要及时整改。

（2）检修人员需充分利用保护校验、设备停电等机会，对二次回路接地及绝缘进行检查，发现问题及时进行整改，消除安全隐患。对新投运的设备做好带负荷检查工作及中性线电流回路不平衡电流测试工作。结合实际案例，对检修人员和运维人员进行相关技能培训，提高线路及设备维护水平。

4结语

综上所述，零序过流保护是变电站中常用的一种接地保护装置，对变电站的正常运行有着重要的作用。因此，我们需要采取措施做好零序过流保护中出现的故障，以减少变电站出现问题，从而确保供电的稳定。

参考文献：

[1]罗军.高铁10kV电力系统零序过流故障分析及处理[J].工程技术.2016（11）.

[2]程真何、刘桂林.110kV线路零序过流保护误动原因分析及对策[J].电测与仪表.2014（23）.