110kV线路保护误动探讨

摘要：本文作者根据自己多年的实际工作经验，以某电网线路事故为例，对110kV线路保护误动相关问题进行分析探讨，同时提出了自己的看法和意见，仅供参考。

关键词：电网；110kV；线路；事故

中图分类号：U665.12文献标识码： A 文章编号：

1 事故概况

某110kV线路发生一次保护误动事故，造成了大面积的停电。如图1中，线路1 (104-172)发生C相接地故障，安装于A站103开关的保护装置接地距离Ⅲ段于323 ms动作跳闸，110kVA站l#、2#主变并列运行，2台主变中性点刀闸均在断位，110kV I、Ⅱ段母线并列运行，105、106开关在热备用状态，104开关运行，线路2(104-172)充电运行，103开关在运行状态，并带A站全站负荷，线路2(182-103)与220 kVB站相连，B站110kV中性点接地。保护配置：103、104 保护配置相同，接地距离继电器均是靠比较继电器工作电压和极化电压的相位来工作的。

图1 故障前运行方式

事故发生后，保护人员查看现场定值单如下：104开关接地距离定值分别为，I段：0.44Ω 0 s；II段：1.68Ω 0.6 s；Ⅲ段：1.68Ω 0.6 s；K=0.7。103开关接地距离定值，I段：2.51Ω 0 s；II段、Ⅲ 段定值均为5.45Ω 0.3s；K=0.7(由于A站下级没有电源，故103保护平时不投，只有在系统合环时短时投入，保护不需要配合，为保证合环运行时保护可以速切本线故障，所以定值整定范围伸入B站主变)。通过保护动作报告和录波图得知，本次故障C相故障电流达到29.4A，零序电流为29.97A。103开关0.3 s跳开切除故障，由于104 接地距离Ⅱ段延时为0.6 S，故104保护没有动作。保护人员现场按定值检验保护装置及二次回路均未见异常。

2事故发生原因及分析

事后通过对事故时的故障信息及保护原理进行分析并向厂家求证，得出故障时误动原因如下：

系统简图如图2所示。

图2 系统简图

当K点发生接地故障时，B站182保护和A站104保护均判为正方向，103保护判为反方向，由于K点对182保护来说是区外故障，延时较长，所以182保护没有动作；K点落在104接地距离Ⅱ段范围内，根据定值保护在0.6 s后动作。对于103保护来说，K点在保护反方向上，103保护应当可靠不动作。

下面来分析103和104保护的动作行为。103和104 的接地距离继电器的原理都是比较继电器工作电压和极化电压的相位来工作的，动作方程如下：

工作电压：

极化电压：

比向方程：

极化电压采用了正序电压，非记忆量。因为在发生接地故障时，正序电压主要由非故障相形成，基本保持了故障前的正序电压的相位。作为工作电压要与它来比相，起着参考标准的极化电压正需要这种相位始终不变的特性，故用正序电压作为极化电压可以使接地距离继电器有着很好的方向性。

根据现场定值和保护工作原理，对于104保护的C相接地距离继电器而言，方向是由母线流向线路，而零序电流的方向是线路流向母线，由于单相接地故障时厶与3 近似相等，根据比相方程知，，的物理意义是定值保护范围末端故障时的母线电压，而此时母线电压所代表的保护范围在定值整定之内，所以一定有，故与方向相反，且与同相，保护测量阻抗在动作区内，所以故障相接地距离继电器可靠动作。104保护C相接地距离继电器测量阻抗如图3所示。

图3104保护C相接地距离继电器测量阻抗示意图

同理，对于103保护的C相接地距离继电器而言，由于电压与104的保护电压取自同一段母线PT，故两保护电压量完全相同；两开关之间不存在任何其他支路，但由于两CT指向相反，所以两保护所感知的二次电流相位相反，造成保护的比相继电器感知的方向与104保护完全不同，所以103保护c相接地距离继电器可靠不动。103保护C相接地距离继电器所测量的阻抗如图4所示。

图4103保护C相接地距离继电器测量阻抗示意图

对于非故障相A(或B)而言，由于厶很小(忽略负荷电流时可以近似认为是零)，而零序电流的方向与故障相相同，即由母线流向线路，当保护整定范围超出整定范围时，对于103非故障相接地距离继电器来说，非故障相有可能很大，有可能使得反向而落入动作区，从而使保护发生误动。对于本次事故，非故障相很小，可以认为是3倍零序电流在整定阻抗上的压降，如图5所示。在此情况下，单相接地故障时正序电压的相位很明确，保持故障前的相位，以至于在C相发生接地故障时落入动作区，所以非故障相的接地距离继电器Ⅲ段动作。定值整定超出本线范围是本次线路保护误动的原因之一。

图5103保护A相接地距离继电器测量阻抗示意图

后经询问厂家，厂家的解释如下：本次故障时的最大电流达到29.4 A，零序电流是29.97 A，通过以上数据可以计算出本次故障点到电源中性点的全部阻抗为Zj=57.74／[(1+0.7)×27.43]=1.16Ω，103保护装置距离整定值最大不应大于到对侧中性点阻抗Zs（Zs

通过以上分析可知，本次误动是由于保护定值整定范围出错引起的。后经询问整定计算人员，整定人员解释说，103定值只是一个合环定值，由于线路较短，且上级变电站即为110系统电源，故整定范围不需与其他保护配合，为了使合环时的本线故障可以速动切除故障，所以定值整定范围伸入了对侧变压器。后经整定人员重新整定，将距离Ⅲ段定值时限改为2.3s，靠延时躲过此类故障，确保继电保护的选择性。

3结束语

本次误动最直接的原因是运行人员误投保护出口压板，103保护在正常运行方式时应在退出状态，只在系统合环时短时投入。本次保护的另一个原因是保护逻辑欠妥，保护厂家只考虑到故障相元件的方向闭锁，而对非故障相元件的方向性选择考虑不周。所以，保护不仅要考虑定值配合，而且要增加非故障元件的反方向闭锁元件。确保类似故障不会重现于电网，保证电网安全稳定运行。