廣州電網(wǎng)有限公司茂名供電局研究員許興發(fā)在《電氣技術(shù)》雜志2018年第5期撰文針對(duì)某110kV線路零序保護(hù)方向保護(hù)反方向誤動(dòng)車禍，結(jié)合保護(hù)裝置的故障動(dòng)作波形和現(xiàn)場(chǎng)情況，通過對(duì)二次接線的檢測(cè)和理論分析，得知誤動(dòng)原因是二次回路中性點(diǎn)N600接地電流互感器，并針對(duì)此類交通事故提出了相關(guān)措施，強(qiáng)調(diào)了實(shí)施繼電保護(hù)防范交通事故措施的必要性和重要性。
2017年08月02日19:52:27.477，在強(qiáng)暴雨天氣下，110kV蒙蒙線AB相間接接地故障，鄰線110kV撫蒙線零序Ⅰ級(jí)保護(hù)出口跳閘，造成兩A 110kV水電站與系統(tǒng)隔離。
分析了110kV福蒙線路零序Ⅰ段在外部故障時(shí)的保護(hù)動(dòng)作行為，結(jié)合二次電流中性點(diǎn)雙點(diǎn)接地現(xiàn)象，著重分析原因保護(hù)誤動(dòng)情況，并針對(duì)此類交通事故提出相應(yīng)的處理措施。
1 種在車禍發(fā)生前跑步的方法
一、事故前芙蓉站運(yùn)行情況
220kV芙蓉站110kV側(cè)采用雙母線雙節(jié)旁路，110kV側(cè)1M、2M并聯(lián)運(yùn)行，2臺(tái)主變高、中壓側(cè)并聯(lián)運(yùn)行，低壓側(cè)分別運(yùn)行. 110kV側(cè)中性點(diǎn)接地，刀閘閉合。 110kV福蒙線路1217開關(guān)處于吸合運(yùn)行狀態(tài)。
一、事故前1.110kV孟洲壩電站運(yùn)行情況
孟洲壩電站110kV福蒙線開關(guān)1217處于吸合狀態(tài)，110kV蒙蒙線開關(guān)1292處于吸合狀態(tài)，兩條線路均處于運(yùn)行狀態(tài)，110kV母聯(lián)開關(guān)1012處于吸合狀態(tài)，即1M和2M并聯(lián)運(yùn)行，主變中性點(diǎn)不接地（刀閘斷路）狀態(tài)。
一、事故前1.夢(mèng)里電站運(yùn)行情況
110kV夢(mèng)里電站110kV母線為單母線接線方式，110kV夢(mèng)里線1292開關(guān)處于吸合運(yùn)行狀態(tài)，如圖2所示，運(yùn)行，#1主變壓器高壓側(cè)1101和低壓側(cè)501開關(guān)處于吸合狀態(tài)； #2主變高壓側(cè)1102開關(guān)和低壓側(cè)502開關(guān)均處于吸合狀態(tài)。
2 保護(hù)動(dòng)作行為分析
通過現(xiàn)場(chǎng)檢查，初步判斷暴雨造成110kV蒙蒙線AB相間接故障，如圖1所示，導(dǎo)致110kV蒙蒙線和110kV富蒙線線路保護(hù)動(dòng)作。
圖 1 系統(tǒng)接線圖
110kV孟洲壩電站110kV孟孟線路采用南瑞RCS-941A保護(hù)裝置。 初步判定暴雨造成110kV萌萌線路AB相間接接地故障。 故障發(fā)生時(shí)，IM、2M母線A、B相電流增大，形成零序電流。 次級(jí)零序電壓為57.8A，CT鐵損為400/5，即一次零序電壓為4624A。 現(xiàn)場(chǎng)復(fù)制保護(hù)裝置的動(dòng)作報(bào)告如表1所示，保護(hù)裝置整定值如表2所示。可見，零序過電流Ⅰ段和距離Ⅰ段動(dòng)作出線為關(guān)閉。
110kV萌萌線路零序Ⅰ段保護(hù)啟動(dòng)（故障電壓57.8A>零序過流Ⅰ段保護(hù)電壓整定值10A），故障持續(xù)11ms，保護(hù)裝置零序過流Ⅰ段動(dòng)作出口閉合，以及到Ⅰ級(jí)保護(hù)的距離，82ms后，開關(guān)跳閘3次，重合器沒有開啟，1292開關(guān)處于分閘位置。
表萌萌線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)序
表萌萌線路保護(hù)定值
110kV萌萌線路AB相地故障時(shí)，零序電壓3I0=28.9A，已經(jīng)達(dá)到110kV萌萌線路零序過流Ⅰ段動(dòng)作值14.1A和動(dòng)作期，而自產(chǎn)零序3U0為88.75V，零序電壓超前零序電流80°，如圖2所示，線路零序保護(hù)決定零序電源方向?yàn)檎较颍袆?dòng)迅速。 220kV芙蓉站110kV中性點(diǎn)接地系統(tǒng)AB相間接接地故障，正向故障線路零序保護(hù)屬于故障范圍，保護(hù)動(dòng)作正常。
圖2 零序電壓超前零序電流80°
3 保護(hù)誤動(dòng)作分析
孟洲壩電站110kV伏蒙線采用RCS-941線路保護(hù)裝置。 結(jié)合保護(hù)裝置的動(dòng)作報(bào)告可知，萌萌線AB相接地時(shí)，故障時(shí)母線A、B相電流增大，形成零序電流。 零序電壓二次值為24.37A，CT鐵損為400/5，富蒙線零序電壓一次電壓為3900A。
現(xiàn)場(chǎng)查看保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告，可見零序過流Ⅰ段動(dòng)作閉合。 零序Ⅰ段保護(hù)開始（故障電壓24.37A>零序過流Ⅰ段保護(hù)電壓整定14.1A），故障持續(xù)39ms。 保護(hù)裝置零序過流Ⅰ段動(dòng)作關(guān)閉出線口，78ms開關(guān)1217處于分閘位置后，重合器不投。 而且故障點(diǎn)蒙蒙線路AB相屬于反方向保護(hù)，線路處于Ⅰ段零序方向保護(hù)，故110kV伏蒙線路保護(hù)失靈。
3.1 保護(hù)裝置現(xiàn)場(chǎng)檢查
為查明造成110kV富蒙線路誤動(dòng)車禍的原因，線路轉(zhuǎn)入巡檢模式。 檢修人員利用ONLY調(diào)試儀在保護(hù)屏上模擬故障，對(duì)110kV富蒙線路的1217開關(guān)保護(hù)裝置進(jìn)行了多次零序反方向試驗(yàn)，保護(hù)裝置沒有動(dòng)作。 模擬正向故障，零序保護(hù)正確動(dòng)作[1-2]。
3.2 線路保護(hù)零序Ⅰ段反方向誤動(dòng)分析
RCS-941線路保護(hù)裝置、零序方向判斷裝置、零序過流裝置在正常時(shí)均采用自產(chǎn)零序電壓估算。 孟洲壩電站110kV福蒙線路保護(hù)裝置錄波圖如圖3所示。
圖3 福蒙線路保護(hù)誤動(dòng)波形
基于中原華能波形分析軟件零序電流過大怎么解決，選取一個(gè)周期6個(gè)采樣點(diǎn)，采樣2.5個(gè)周期，得到孟洲壩電站110kV福蒙線路保護(hù)裝置的錄波數(shù)據(jù)，如表3所示。
表萌萌線路保護(hù)裝置采樣數(shù)據(jù)
根據(jù)表3采樣的第13~16號(hào)數(shù)據(jù)可知，3I0超前3U0>15°，結(jié)合零序正向熔斷器的動(dòng)作多項(xiàng)式（1）可得P0 <?1VA，滿足零序正向熔斷器動(dòng)作條件保護(hù)裝置判斷為正向故障； 同時(shí)零序電壓3I0(18.6A)遠(yuǎn)小于保護(hù)裝置零序I段定值(14.1A)，滿足零序方向過流I段判據(jù)。因此，孟洲壩電站110kV福蒙線路線路保護(hù)啟動(dòng)后，1217開關(guān)動(dòng)作在40ms的零序Ⅰ段，發(fā)出單相合閘指令，完全符合動(dòng)作保護(hù)記錄圖，如圖3所示。
39.96ms時(shí)刻，3I0零序電壓超前3U0零序電流17.8°，故障發(fā)生時(shí)電流互感器兩點(diǎn)接地，導(dǎo)致零序相變序電流和功率變化，滿足零序方向保護(hù)動(dòng)作判斷，功率變化關(guān)系，如圖4所示。
圖4 電源時(shí)序圖
三、3N600兩點(diǎn)接地引起的零序電流相位畸變分析（略）
圖 6 輸電電纜線路故障點(diǎn)模型
綜合分析，當(dāng)110kV蒙蒙線發(fā)生AB相接地故障時(shí)，孟洲壩水電站110kV伏蒙線保護(hù)裝置零序Ⅰ段保護(hù)屬于零序反方向誤動(dòng)。 孟洲壩電站保護(hù)二次回路接線檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其二次定子N600未執(zhí)行繼電保護(hù)對(duì)策要求，直接在接線盒接地，導(dǎo)致自產(chǎn)零相畸變-序電流。 根本原因。
4 預(yù)防措施
類似變電站（廠站）曾發(fā)生多起因保護(hù)電流互感器二次中性點(diǎn)N600多點(diǎn)接地導(dǎo)致110kV及以上保護(hù)裝置誤動(dòng)的事件。 為了避免此類干擾的再次發(fā)生，采取了以下措施[9-11]：
1）貫徹《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全手冊(cè)裝置防交通事故措施要點(diǎn)》：對(duì)控制室通過零相小母線（N600）連接的多組電流互感器二次回路，控制室只應(yīng)連接 N600 的一個(gè)點(diǎn)。 接地，各電流互感器二次中性點(diǎn)應(yīng)在開關(guān)場(chǎng)接地點(diǎn)斷開； 為保證可靠接地，各電流互感器的中性線不得接有可能斷路的斷路器或接觸器。
2）加強(qiáng)對(duì)所轄站電流互感器二次回路N600接地情況的審查。
3）新廠投產(chǎn)前，認(rèn)真審核中性點(diǎn)N600初始接地，確保設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)二次回路接線無(wú)誤，并將中性點(diǎn)N600接地線測(cè)試數(shù)據(jù)存檔備查.
4）搬遷廠投產(chǎn)前，需對(duì)N600公共地線進(jìn)行電壓測(cè)試，并記錄數(shù)據(jù)。
5）加強(qiáng)運(yùn)維管理，每六個(gè)月檢測(cè)一次N600接地線的電壓值，發(fā)現(xiàn)有多個(gè)接地點(diǎn)零序電流過大怎么解決，立即檢測(cè)排除N600以外的接地故障點(diǎn)。
6）實(shí)施變電站電流互感器二次中性點(diǎn)接地在線檢測(cè)定位技術(shù)。
5個(gè)推論
通過對(duì)孟洲壩水電站110kV福蒙線零序Ⅰ段反方向誤動(dòng)的保護(hù)和理論分析，得出零序保護(hù)誤動(dòng)的原因是二次中性點(diǎn)有兩個(gè)接地點(diǎn)電流互感器的點(diǎn)。 為避免變電站電流互感器多中性點(diǎn)引起的零序方向保護(hù)和距離保護(hù)誤動(dòng)作，提出了一些預(yù)防措施，強(qiáng)調(diào)了實(shí)施繼電保護(hù)防交通事故措施的必要性和重要性。