・２４・ 科技论坛 一起２２０ｋＶ线路单相瞬时故障重合闸不成功的原因分析 贾湘豫罗燕萍黄法源 （钦州供电局，广西钦州５３５０００） 摘要：２０１３年某日２２０ｋＶ甲乙线发生单相接地瞬时故障，２２０ｋＶ甲乙线保护动作单相跳闸，重合闸不成功。通过分析保护动作情 况，计算故障电流，结合断路器机构二次回路、线路保护动作原理，查找重合闸不成功原因，并提出防范措施，进一步提高系统安全运行水 平。 关键词：单相故障；重合闸；重合闸不成功；故障分析 １故障概述 ２０１３年某日台风来临，２２０ｋＶ某站的２２０ｋＶ 甲乙线发生Ｂ相单相瞬时ｆ生故障，线路甲侧保护 重合闸动作，乙侧保护重合闸未动作。保护配置为 光纤纵联差动保护ＲＣＳ一９３１ＡＭ、光纤纵联距离保 护ＲＣＳ一９０２Ｃ，开关失灵及辅助保护ＲＣＳ一９２３Ａ， 重合闸方式为单相重合闸，断路器为分相机构。乙 站Ⅱ母仅挂甲乙线运行，发生故障前乙站Ｉ母故 障，母线保护动作跳开主变、母联及其余２２０ｋＶ线 路，全站失去交流电，开关无法储能。甲乙线前一 次故障时乙站２ＤＬ开关已跳闸重合，处于未储能 状态。系统图如图１。 线路甲侧动作情况为：光纤纵差保护 ＲＣＳ一９３１ＡＭ，１ｌｍｓ电流差动保护动作，３０ｍｓ距离 系统 系统 图１系统图 Ｉ段动作，１０５５ｍｓ重合闸动作，故障电流３．７９Ａ， 故障差流３．７９Ａ，故障选相Ｂ相。光纤纵联距离保 护ＲＣＳ一９０２Ｃ，２５ｍｓ纵联距离动作，２５ｍｓ纵联零 序方向动作，３０ｍｓ距离Ｉ段动作，１０６６ｍｓ重合闸 动作，故障电流３．７５Ａ，故障选相Ｂ相。１ＤＬ开关跳 乙站 开Ｂ相，重合成功。ＣＴ变比２５００／１。线路乙侧动作 乙站 情况为：光纤纵差保护ＲＣＳ一９３１ＡＭ，６ｍｓ电流差 动保护动作，１５８ｍｓ单跳失败三跳，故障电流 ０．０１Ａ，故障差流２９．６５Ａ，故障选相Ｂ相。光纤纵联 距离保护ＲＣＳ一９０２Ｃ，未动作。２ＤＬ开关三相跳开。 乙站 ＣＴ变比１６００／５。 ２故障分析 通过分析两侧保护报告、故障波形记录，画出 了故障时电流序量图（见图２），进行详细的理论计 算分析。 ２．１故障电流分析计算 图２故障电流序量图 故障前乙站由于另一段母线故障，母线保护 动作跳开主变、母联及其余２２０ｋＶ线路，造成甲乙线乙站侧失去中 ＩＢ 一次值）＝９４７５Ａ。甲侧差动保护计算差流ＩＢ 湔：： 值）＝３．７９Ａ。 性点，挂在空母线上运行。线路负荷ＩＬ－０。 乙侧ＩＢ乙（：次值）＝０Ａ，ＣＴ变比１６００／５，乙侧差动保护计算差流 单相（Ｂ相）接地故障的短路点边界条件为： ＩＢ 流： 值）＝０＋９４７５／３２０＝２９．６１Ａ，与保护动作报告中２９．６５Ａ差流相 ＩＫＡ＝０，Ｉ ＝０，Ｕｘｓ＝Ｏ （１） 近，可判断甲乙线差动保护计算差流正确。 应用对称分量法，将式１边界条件用特殊相序分量表示时，可 甲侧光纤纵差保护检测到故障电流，保护启动，差流达到动作 得 值，向对侧发“差动允许”命令。收到对侧发“差动允许”命令，差动保 ＩＫｓｌ＋Ｉ￣＋ＩＫＢ０＝１，３Ｉ珏 （２） 护动作。 Ｕ ＋Ｕｍ＋Ｕ￣ｏ＝０ （３） 乙侧光纤纵差保护由于检测不到故障电流无法启动，根据弱电 由于Ｉ髓。＝Ｉ ＝ＩＫＢ。所以故障点特殊相的正序、负序、零序网络串 源侧保护逻辑，当收到对侧“差动允许”命令时，判别差动继电器动 联。由于甲乙线乙站侧挂空母线运行，无正、负、零序回路，仅甲站侧 作相关相、相间电压，若小于设定的额定电压值，则辅助电压启动元 件动作。乙站Ｕ ＝ＵｘＢ＝Ｏ，满足辅助电压启动条件，本侧差动保护动 有正、负、零序回路。 即ＩＢ １＝ＩＢ ２＝ＩＢ ｏ＝０ Ｉ妞１＝１，３咄 作，同时向对侧发“差动允许”命令。６ｍｓ电流差动保护动作，跳Ｂ 相。 ＩＢ乙＝Ｉｃ乙＝ＩＡ乙＝０ ＩＢ １＝ＩＢ ２＝ＩＢ ＵＢ ＝Ｕ ＝０ ２．２光纤纵差保护ＲＣＳ一９３１ＡＭ动作行为分析 根据录波结果可知甲侧ＩＢ甲（＝次值）＝３．７９Ａ，ＣＴ变比２５００／１， 综上所述，甲乙线两侧光纤纵差保护动作正确。 ２．３光纤纵联距离保护ＲＣＳ一９０２Ｃ动作行为分析 甲站光纤纵联距离保护ＲＣＳ一９０２Ｃ，有故障电流，达到动作元件 动作条件，向对侧Ｂ相发信，２０ｍｓ收对侧Ａ、Ｂ、Ｃ三相发信，２５ｍｓ纵 作者简介：贾湘豫（１９８５一），女，本科，助理工程师，现在钦州供电局从事继电保护专业工作。 科技论坛 ・２５・ 制定以下防范措施：一是加快乙站２号主变增容扩建工作，单台 联距离动作，２５ｍｓ纵联零序方向动作，３０ｍｓ距离Ｉ段动作，１０６６ｍｓ 障，主变运行有故障时母线失去接地、站用变交流失压的风险。二是对 重合闸动作，故障电流３．７５Ａ，故障选相Ｂ相。 乙站光纤纵联距离保护ＲＣＳ一９０２Ｃ，为弱电源侧，无故障电流， 采用交流储能的断路器，在天气恶劣的情况下应制定针对性措施， 保储能电源。 收对侧Ｂ相发信后，用低电压元件启动，向对侧Ａ、Ｂ、ｃ三相发信。 接入发电机，由于无电流，零序方向元件、距离方向元件不动作，故乙侧纵联距离 参考文献 【１］高中德，舒治亚，王德林等．国家电网公司继电保护培训教材［Ｍ】．北 保护不动作。 京：中国电力出版社。２００９． ２．４重合闸行为分析 ２１崔家佩，孟庆炎等．电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 甲侧光纤纵差保护ＲＣＳ一９３１ＡＭ、光纤纵联距离保护ＲＣＳ一９０２Ｃ 『重合闸均动作，根据故障录波电流判断，线路故障为瞬时性故障，重 『Ｍ１北京：中国电力出版社，２０００． 合闸动作正确。 乙侧光纤纵差保护ＲＣＳ一９３１ＡＭ由于１５８ｍｓ单跳失败三跳保 护动作，造成开关Ｂ相跳开后，Ａ、ｃ相也跳开。线路重合闸方式为单 相重合闸，故光纤纵差保护、光纤纵联距离保护重合闸不动作。单跳 失败三跳保护动作是造成乙侧线路发生单相瞬时故障重合闸不成 功的原因。查看录波开入情况，发现开关Ｂ相跳开时其分位 ｒＪ一 直没有，合位也没有，控制回路断线，差动保护跳闸命令一直持续到 开关三相跳开。由于无故障电流且无Ｂ相分位，保护无法判断故障 是否消失，故差动保护跳闸命令一直持续，满足“单跳失败三跳”保 护动作逻辑，“单跳失败三跳”保护动作，固定延时１５０ｍｓ。 综上所述，控制回路断线造成Ｂ相分位ＴｗＪ无法正确反映Ｂ 相开关位置，是此次单相瞬时故障重合闸不动作的根本原因。而控 制回路断线是因为开关在控制回路中串了弹簧未储能接点，当２ＤＬ 前一次故障动作时站用变交流失压，无法储能，致使开关控制回路 断线。 ３结论 此次为天气原因以致多次故障叠加，站用电失压、线路频繁跳 闸、开关未储能、系统弱电源，造成保护重合闸不成功。针对这次故 （上接２３页）有水喷雾消防系统时，还应考虑水喷雾水量。排油管径 敷设，统一埋深，从而可以集中开挖沟槽。但要求管道间的净距≥１．０ｍ， 按２０ｍｉｎ将事故油排尽考虑。最终汇集排人事故油池。事故油池的的容 管道与沟道的净距≥１．５ｍ，管道与建筑物基础的净距≥１．０ｎ 。 量宜按最大— ｝油量的６∞ 确定。（伙力发电厂与变电站设计防火 需要特别注意的是，随着电厂占地面积的缩小，厂区布置也相对更 规范》（ＧＢ５０２２９—２ｏｏ６））。其｛寸算详见图２。事故油池—般谢十为圆形。故 加紧凑。而炉后更是空间较，ｊ、，道路狭窄，所以炉后区域除自流管和消 可先拟定直径，再由有效容积求出出水管内底至油水分界面ｈ２，再由下 防管外的压力管经常要求管道架空布置。但煤水管由于含煤渣比较多， 式： 容易在上下管架的立管拐弯处堵塞，故建｝义尽可能埋地敷设。必须上管 ｈｌ×＾ｙ１＝ｈ２Ｘ ２可求出ｈｌ＝ｈ２Ｘ＾ｙ２／ １。 架时，建议上下管架附近增加冲洗阀门井。并且厂区管线布置时尽量避 其中， ｌ——油容重，一般可取０．８９５ｇ／ｃｍ 也可根据热机专业来 免９０￣拐弯，必要时可用４５ｏ的两弯头代替。 确定；＾ｙ ２—一水容重，１．Ｏｇ／ｃｍ ；ｈ３一般可取３００～５００，ｈ４＝Ｄ＋３００ｍｍ。 ３＿３其他。对于湿陷性黄土地区，室内外所有管线的布置还要符合 ｈ５可取１０００ｍｍ。 《湿陷性黄土地区建筑规范》的要求。具体体现为所有的检漏井，管沟及 需要注意的事项： 事故排油管和事故油池设计时，要尽可能地减 阀门井等，都必须满足图集《湿陷性黄土地区室外给水排水管道工程构 少管道埋深，因为事故油池的出水管往往是全厂工业废水的起点和控 筑物》（０４ｓ５３ｌ一１—５）的有关规定。即根据湿陷类型、等级、建筑物类别、 制点；ｂ．根据事故油池容积和进出水管标高的计算结果，来确定事故油 地基措施等综合考虑来确定管沟型号，然后根据管沟深、沟宽及荷载等 池的具体尺寸．ｃ＿出水管底部设吸水喇叭口和支座，并设有一定深度的 级，即可从管沟选用表中查得管沟型号，具体可参见图集《湿陷性黄土地 集水坑；ｄ．事故油池需设通气管和检修人孔。 区室外给水排水管道工程构筑物》｛）４ｓ５３１—２～３。 ３．１．３工业废水管和生活污水管：工业废水管及生活污水管一般布 例如秦岭７＃’８＃机组工程，属于Ⅱ级自重湿陷性地区，根据《湿陷性 置在具有相应排水点的道路— ４及主厂房Ａ排前和炉后区域。工业废 黄土地区建筑规范》表５．２．４的要求，在５～６米的防护范围内，需要做检 水一般收集的为厂区各建筑物沟道的排水，热机专业循环泵坑排水，冲 漏管沟或检漏套管。本工程选Ｃ型严格防水的检漏沟。其构造特征为防 洗地面排水等。生活污水管收集的为各卫生问有大便器的排水以及部 水钢筋混凝土，内壁涂合成高分子及防水涂膜，管沟应做不小于５％。的 分洗手池的排水。一般根据排水量的多少相应选择合适的管径，但污水 坡度，坡向检漏沟。检漏井根据不同的管径及管线型式选用矩形给水排 管及雨水管的管径最小不应小于ＤＮ３００。不同管材相应有不同的设计 水检漏井、矩形双联排水井及Ｌ型三联井三种型式。 坡度，具体可参见室外排水规范ＧＢ５００１４—２００６第４．２．１０条）。需要注 ４结论 意的是：工业废水管的标高，要以事故油池的排水自流排出为原则来确 火力发电厂供水管线纵横交错，但设计规划有其自身的特点和规 定起点标高。最终厂区收集的污、废水分别进人生活污水处理设施及工 律。故设计人员应该根据各管线内在规律及相互之间的特 要求，来正 业废水处理站来集中处理后回用。自流管在管道转弯和交接处，其水流 确合理地规划、布置、预留厂区管线及接口，以满足客户更加经济、高效 转角不应小于９０￣。（当管径小于或等手３００ｍｒｎ，跌水水头大于０．３ｍ 的施工要求。 时，可不受此限制。） 参考文献 ３，２压力管道：火电厂的压力管道相对较多，对于大口径的管道，例 ｆｌ】马团生．火力发电厂厂区管线设施布置研 武汉大学学报，２００７，４０． 如循环水管、辅机水管，一般敷设在排水管道的下方，竖向避免交叉。而 『２］韩刚．火力发电厂水工管线布置分析 ．华电技术２０１３。３５，９． 其他相对小口径的压力管布置相对灵活，一般都敷设在冰冻线以下，如 『３］室外给水设计规范ＧＢ５００１３－２００６（２００６年版）． 遇与排水管道竖向交叉，可局部用４５ｏ上弯躲避。对于水质相近的管 『４１室夕 ｝水设计规范ＧＢ５００１４－２００６（２０１４年版１． 道，如消防管、生活水管、工业水管、生水管等，可在道路两侧平行并列 『５】《湿陷性黄土地区建筑规范》ｃ２０１３年版）．
