220 kV线路双侧电源单相高阻接地的故障分析

摘 要：对双侧电源220 kV线路单相经高阻接地故障，利用故障录波报告信息和故障向量分析方法，阐明了两侧故障电流变化不同的原因，澄清了线路故障类型和性质，为故障点的查找提供了有力依据，并阐述了对继电保护动作的影响。

关键词：双侧电源；单相；高阻接地；故障分析

2003年8月，常德电业局220 kV黄德线相继发生了三次故障跳闸，从故障录波图看，黄秧坪变压器侧故障相电流增大、德山变压器侧故障相电流减小现象，不合常理，就此现象进行了分析。

1 故障现象

2003年8月3日，德山变压器侧微机保护装置的动作报告为：黄德线的黄秧坪变压器602断路器及德山变压器608断路器三相跳闸，当时负荷潮流方向为黄秧坪变压器送德山变压器有功负荷170 MW。

2003年8月27日，该线路又发生了两次两侧断路器三相跳闸，故障现象与8月3日基本一致。

2 故障录波分析

基于三次故障现象基本相同，以8月3日的黄德线故障为典型进行分析。

2.1 德山变压器侧故障录波数据及波形

故障前2个周波及启动后8个周波，德山变压器608断路器三相电流有效值及录波记录分别见表1和图1。


表1　德山变608断路器电流有效值

图1　德山变608断路器电流故障录波图
从德山变压器侧看：故障前，负荷电流Ia、Ib、Ic为1.76 A（TA：1200/5），故障后Ia、Ib基本没变，但故障后两周波左右，C相电流Ic降低为1 A，3I0缓慢增加到0.744 A，3I0超前Ic大约80°。

2.2 黄秧坪变压器侧故障录波数据及波形

故障前2个周波及启动后8个周波，黄秧坪变压器602断路器三相电流有效值及录波记录，见表2和图2。


表2　黄秧坪变602断路器电流有效值

图 2　黄秧坪变602断路器电流故障录波图
从黄秧坪变压器侧（假定为N侧）看：故障前，负荷电流Ia、Ib、Ic（二次）1.74 A（TA：1200/5），故障后Ia、Ib基本没变，但故障后两周波左右，C相电流Ic增加为3 A，3I0缓慢增加为1.6 A，3I0滞后Ic大约40°。

3 向量图分析

出现故障相C相的一侧电流增加，而另一侧电流减少，特别是故障相侧电流减小，似乎不可能，也从未碰见过；线路是否真正有故障，是否是区外故障，通过分别作两侧的向量图进行仔细分析，便发现不难理解此现象。

故障时，相关变电站接线简图如图3所示。


图 3　相关变电站接线简图
IM、IN分别为两侧C相故障分量电流，Ifc为C相负荷电流，由黄秧坪变压器侧流向德山变压器侧，Z为K点接地阻抗。

黄秧坪、德山变压器两侧的向量图如图4（a）、(b)所示。


图 4　两侧的向量简图
故障时，认为两侧（电势）电压相位基本一致，故障相电压相位基本不变，根据单相接地分析，IM、IN分别超前各自的3U0为y角约95°（其电流大小暂不考虑）。Ifc滞后德山变压器侧UC为φM=180°+ φ，滞后黄秧坪侧UC为φN =φ（ φ为负荷阻抗角）。

由上图可以看到：故障后故障录波图中，德山变压器侧C相电流ICM = IM + Ifc ；黄秧坪侧C相电流ICN = IN + Ifc 也就是故障后，各自的故障相C相电流为该相故障分量与负荷电流的合成。

对于德山变压器侧，故障分量电流不大时（小于约1.5倍负荷电流），即经高阻接地，受电侧故障相电流小于负荷电流，小于两健全相电流。那么，据统计，90%为导线对附近的树木放电，其阻抗大小在100 w以上。

4 结语

双电源负荷220 kV线路单相经高阻接地时，送电侧故障相电流增加，受电侧的故障相电流，很可能小于健全相电流，即此时故障相电流可能会减少。在此种情况下，有些继电保护，特别是相间距离保护、相电流保护等难以反映，会产生拒动；因零序电流不大，相应零序保护灵敏度也不高,也可能会拒动。因此出现上述发生单相高阻接地故障时，故障相一侧电流增加，一侧电流降低现象。