如何防治110kV线路零序保护误动

摘要：下文主要个结合笔者翻阅的相关资料，正对2起110kV线路零序保护误动原因进行了分析，并指出执行继电保护反事故措施的重要性。

关键词：事故简介；原因分析；

中图分类号：F470.6 文献标识码：A 文章编号：

1、两起事故简介

1）事故１。某个时间段，在较强雷雨天气下，惠联电厂与前洲变之间的Ⅱ线发生ＡＢ相故障（图１），841开关保护装置显示零序及距离Ⅰ段保护动作，开关未重合。经检查发现，惠联电厂110kV840开关无任何故障，但零序Ⅰ段保护动作，跳开840开关，而前洲变Ｉ线840开关保护只有启动记录，无保护动作记录。

图１系统接线图 图2 220kV甲站一次电气系统图

2）事故２。图２为故障前220kV甲站一次电气系统图。220kVⅠ、Ⅱ段两条母线带专用母联。故障前，＃１主变中性点接地运行，＃２主变中性点不接地运行，母联4510开关、710开关、300开关合位。在某个时间段，220kV甲变电站＃２主变跳闸，继电保护动作情况见表１。从保护动作初步分析，＃２主变跳闸原因有可能因110kV陶川线开关拒动引起，而220kV陶都变110kV陶潢线开关动作属于区外故障，零序Ⅱ段动作的原因有待查明。

表１保护动作情况

2、事故１误动原因分析

1）现场保护动作提取

首先确认惠联电厂和前洲变之间的Ｉ线保护装置定值正确，然后采用昂立调试仪在保护屏模拟故障，针对840开关保护装置进行数次零序反方向试验，保护装置均不动。模拟正方向故障，零序保护均正确动作。经现场检查，发现线路故障点落在Ⅱ线距Ａ电厂4.5ｋｍ处，故障期间Ⅱ线一次零序电流为4624Ａ，Ⅰ线一次零序电流为3900Ａ。

2)Ⅰ线零序保护反方向误动分析

Ⅰ线保护采用南瑞继保的RCS-931保护，零序方向判别元件、零序过流元件正常时均采用自产的零序电流计算。图３为惠联电厂840开关保护装置录波图。由图可看出，零序保护Ⅰ段约在39ｍｓ动作，随即发出三相跳闸令。选取一个周波４个采样点探讨零序Ⅰ段动作情况。表２为保护装置ＣＰＵ采样到的２个周波数据。

图３Ａ电厂1397开关保护装置录波图表２保护装置ＣＰＵ采样数据

由表２可看出，故障的前５个采样点，３Ｉ０滞后３Ｕ０在１５°之内，虽零序保护没误动，但已临近动作。根据保护装置ＲＣＳ－931技术说明书，正方向的零序正方向继电器的动作方程为：

Ｐ０＝３Ｕ０×３Ｉ０ｃｏｓ（φｕ－φｉ－φＬ）＜－１（１）

式中，φｕ为３Ｕ０的幅角；φｉ为３Ｉ０的幅角；φＬ为系统零序阻抗的阻抗角，一般取８０°。式（１）适用于ＴＡ变比ＩＮ＝５Ａ的情况（Ⅰ线电流变比为600/5）。

根据表１采样点，只有第８个采样点满足零序电流保护动作条件。由式（１）可得Ｐ０＝-55.58ＶＡ＜－１ＶＡ，满足零序正方向继电器动作条件，保护装置判为正方向故障；同时零序电流3Ｉ０远大于保护装置零序Ⅰ段定值7.8Ａ。上述两个条件满足，因此惠联电厂Ⅰ线的840开关保护约在39ｍｓ零序Ⅰ段动作，发出三相跳闸令（图２），完全符合保护录波图动作情况。

综合以上分析判断，在Ⅱ线发生ＡＢ相接地故障时，惠联电厂Ⅰ线840开关的零序Ⅰ段保护属于典型的零序反方向误动。经现场调查发现，惠联电厂110kVＴＶ二次绕组Ｎ600未执行继电保护反措要求，直接在端子箱接地。因此，一旦Ⅰ线或Ⅱ线发生接地故障时，由于端子箱和控制室存在两个接地点，致使保护安装处中性点电位发生偏移，必然导致自产零序电压相位严重失真，不能真实地反映实际故障的电压相位。

3、事故２误动原因分析

1）系统运行方式变化

110kV陶川线发生接地故障，开关拒动，只能靠上一级＃１主变110kV侧零序过流Ⅰ段保护把关，跳开母联710开关。母联开关跳开，导致两台主变分列运行。由于＃２主变中性点不接地运行，分裂运行的结果导致110kV侧副母线退化为不接地系统。

查看110kV侧录波器（图４），其副母线母线３Ｕ０约为1.65Un（Ｕｎ为额定相电压，零序电流为０期间），如此高的零序电压必然导致＃２主变中压侧间隙零序过压Ⅰ段保护动作，跳开＃２主变三侧开关。

2）110kV陶潢线保护动作分析

110kV陶川线发生Ａ相接地故障，故障点相对110kV陶潢线属于区外故障，其零序保护不应动作。110kV侧副母线上3U０约为1.65Ｕｎ，110kV陶潢线保护装置判断如下：三相电压向量和大于８Ｖ，保护不起动（零序电流还未突变前，电流为零），则延时1.25ｓ发出ＴＶ断线异常信号；同时退出纵联距离、总联零序和距离保护，自动投入两端ＴＶ断线相过流保护，零序过流元件退出方向判别。

一般对110kV中性点不接地主变，其中性点间隙距离12～15ｃｍ，工频击穿电压为６０～７５ｋＶ，最大只能承受约1.2Ｕｎ。当中性点电压达1.65Ｕｎ时，峰值可达2.33Ｕｎ，导致Ｔ接在110kV陶潢线上的110kV鹰普变（用户变电站）主变中性点击穿，形成接地系统，其A、B、C三相都有了零序网络通道（图５），三相零序电流叠加，其峰值达4.299Ａ，远超过110kV通沐线零序Ⅱ定值0.6Ａ，因此110kV陶潢线零序Ⅱ保护反方向动作属于保护正确逻辑范围之内。

图4 2Ｍ母线3U0和3I0录波图 图５110kV通沐线三相零序电流录波图

4、结语

综上所述，在线路的零序保护中必须考虑变压器接地方式、运行方式及分支系数的影响，不折不扣执行对电压互感器二次回路的反措要求和技术规程。