一起过渡电阻引起的越级跳闸故障分析

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摘 要 本文详细分析了在恶劣天气下，输电线路断线产生较大过渡电阻对距离保护的影响。同时，本文还对过渡电阻在两个厂家、两种不同原理的距离保护中产生的影响也进行了详细的对比，并提出了一些合理性建议。

关键词 距离保护；过渡电阻；故障分析

中图分类号O4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）80-0117-03

0引言

在辽宁电网66kV电压等级的系统中，大多数的66kV输电线路，距离保护作为主保护而得到广泛的应用。优点是在没有分支电流的情况下，不受系统运行方式变化影响。但是距离保护也存在一个无法弥补的缺陷，就是受过渡电阻影响较大。本文通过对一起典型事故的分析，来说明过渡电阻对距离保护存在的影响，同时提出了解决方法。

1 事故简介

2012年2月22日16时，辽宁地区开始普降大雪，并伴有大风天气。16时56分34秒66kV甲站66kV南宾线距离保护I段动作跳闸，3秒后重合成功。16时56分50秒220kV乙站66kV中南一线距离保护III段动作跳闸，并闭锁重合闸。此时甲站现场运行方式为66kV中南一线受电，南华线备用。南宾线为负荷线路，开关在合位。在此情况下备自投动作跳开中南一线开关，合上南华线开关，随后备自投后加速动作跳闸，致使66kV甲站停电。（见图1）

2事故调查

2.1现场巡线

经过现场巡线发现南宾线5#-22#耐张段、26#-28#耐张段的导线发生舞动，致使5#-22#耐张段中的20#-22#中线导线断落地面，21#-22#右线导线断落地面，26#-28#右线断线落地，导致线路跳闸。故障点现场情况如下图所示：

2.2保护动作情况调查

继电保护人员分别赶到66kV甲站和220kV乙站，对继电保护装置的动作报告进行查看如下：

2.3甲站南宾线保护存储数据典型时刻数据

3保护动作分析

3.1 66kV甲站南宾线保护动作分析

1）南宾线距离保护I段动作时间较长，724ms跳闸。说明此次故障初始阶段测量阻抗不稳定，虽达到距离保护I段启动值，但未达到动作值。随着故障的发展，测量阻抗进一步减小直到满足距离I段的动作条件后，保护出口跳闸；

2）测量电阻较大。保护测距仅为2.422 KM，保护重合后测量电阻R=1Ω，电抗x=0.1826Ω（二次值），折算到一次值为5.5+j1.0043Ω。而南宾线导线型号为LGJ-35，在2.422km处导线阻抗一次值为2.0587+j1.0099Ω。两者对比可以看出电抗值基本接近，而电阻值却增大了2.67倍，说明此次故障中存在的过渡电阻很大；

3）从巡线结果可以看出此次故障为永久性故障，但南宾线重合后却没有再次跳闸。如果从故障报告上看，南宾线重合后没有故障波形，我们只能断定南宾线重合后故障已消失了。但是这一结论却与中南一线及备自投保护动作相矛盾。因此与厂家技术人员联系将装置内部数据导出（见前表）。此时，我们可以看到，南宾线重合后仍存在故障电流，并且测量阻抗中的电阻含量偏高，最小值也达到了2Ω，超出了距离III段的保护范围，因此南宾线保护在开关重合后没有再次动作跳闸；

4）距离保护的动作最基本条件是测量阻抗落在保护区内，而此次故障，过渡电阻阻值的变化范围非常大，从1Ω到3.9Ω（二次测量值），如此大的变化导致距离保护测量阻抗变得十分不准确，进而使距离保护判定为区外故障。说明过渡电阻的存在对距离保护判定逻辑有较大影响。

3.2 220kV乙站66kV中南一线动作分析

乙站66kV中南一线的动作为距离保护III段动作跳闸，并闭锁重合闸，通过保护报告可以看出以下几个问题：

1）距离III保护动作出口时间较长，从保护启动到出口跳闸共计10451ms，整定时间为2s，说明该故障类型复杂，故障过程中测量阻抗极其不稳定；

2）保护测距偏差较大。故障报告显示测距为62.5km，而实际故障点为距离乙站中南一线出口50km左右，说明故障中存在较大的过渡电阻；

3）故障类型在故障过程中发生了转换。乙站中南一线报告显示故障相别为AC相，但南宾线故障报告显示为BC相故障，巡线结果为南宾线出口20-26#杆塔间BC相断线，A相绝缘击穿。说明故障是由相间短路故障逐渐发展为两相断线及三相接地短路故障。

4 过渡电阻对上下级不同原理的距离保护影响分析

220kV乙站66kV中南一线保护配置为南瑞继保公司的RCS-951A，甲站66kV南宾线保护配置为北京四方公司的CSC166A。根据保护定值利用CAD软件绘制理想状态下，线路保护范围及上下级的配合关系如下图所示（图中所标阻抗为二次值）：

从图中我们可以看到，南宾线在重合后的测量阻抗十分接近南宾线保护电阻线边缘，由于当测量阻抗在0.95ZZD～1.05 ZZD之间时保护处于可动或可不动的状态，因此现实情况是南宾线保护一直处于启动状态。

中南一线保护特性是阻抗圆特性，距离III段保护范围将南宾线包括在内，因此当南宾线保护没有动作时，中南一线距离保护III段动作跳闸，将故障切除。这只是理想状态下的分析，而现场实际情况是测量阻抗随着线路的舞动而时刻发生变化，只有当某段时间内测量阻抗落在保护动作区内，且时间达到整定动作时间后，保护才动作出口跳闸。

由于南宾线和中南一线保护配置的是两家公司的产品，且两套保护在距离保护的应用方面存在较大的差别。

从上表中可以看到南瑞继保在测量过渡电阻时采用了偏移圆特性，同时三段距离保护间逐级配合，测量过渡电阻的能力也是逐级增强的。反观四方公司保护，三段距离保护中R是始终不变的，依赖X的大小来调整三段距离保护保护范围。由此可以看出，四方保护在反映过渡电阻能力方面不如南瑞保护的灵敏。

5结论

通过对上面的分析对比，我们可以确定以下几方面内容：

1）此次故障的根本原因是天气恶劣造成的。该地区当天普降大雪并伴有大风天气，南宾线在降雪过程中发生线路覆冰进而发生舞动现象，并最终造成南宾线BC两相断线；

2）断线使故障类型变得复杂，保护装置判断困难。通过保护动作报告可以看到故障初期为BC两相短路故障，但存在一定的过渡电阻。随着故障的发展，逐渐演变为BC两相断线接地故障。由于66kV为中性点不接地系统，接地故障导致A相电压升高，最终造成 A相绝缘击穿放电。纵观此次故障，持续时间较长，故障类型特殊，此次故障类型为永久性相间短路加断线故障，且故障过程中存在较大的过渡电阻和故障类型的转换，这使得过渡电阻在后期大幅增加，保护装置测量阻抗受此影响变得极不准确，且测量阻抗时刻都在变化，影响了保护的动作逻辑判断；

3）辽宁省农村电网的线路改造缓慢，基本是线路长、导线细、负荷轻的情况，老旧线路居多，在较大程度上增加了断线的几率。要想彻底解决此类问题的发生，还应该加大农村电网的改造力度；

4）继电保护配置需要完善。从上面的分析可以看到，南瑞继保和北京四方公司两家的保护在距离保护原理上的存在着较大差别，通过此次故障可以看出南瑞继保的保护装置在反应过渡电阻的能力上更加灵敏。建议在农网线路上应尽可能配置躲过渡电阻能力较强的园特性阻抗继电器；

5）在农网重要负荷的短线路上，也可以配置光纤差动保护。光纤差动保护反应故障灵敏，受过渡电阻影响较小，能够快速切除全线故障，有利于保证电网的安全稳定运行。