变电站110kV线路零序过流的故障分析

变电站110kV线路零序过流的故障分析
摘要：本文主要针对变电站110kV线路零序过流的故障展开了分析，通过结合
具体的事故概况，对故障的原因作了系统的分析，并给出了一系列有效的整改措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。

关键词：变电站线路；零序过流；故障
0 引言
随着我国的经济建设发展，用电需求的增加对变电站也提出来更高的要求。

因此，对于变电站110kV线路需要有高度重视，特别是对零序过流故障的分析处理。

若线路出现故障，我们需要及时采取措施进行处理。

基于此，本文就变电站110kV线路零序过流的故障进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1 事故概况
1.1 事故经过
某220kV变电站一次接线图如图1所示。

2015-05-08，变电站110kV线路1
发生L3相接地故障，152断路器差动保护动作，跳开152断路器，重合于永久性
故障，距离保护加速动作，但断路器未断开。

故障录波图显示，故障电流一直持续；事故发生后现场检查152断路器在分位，3号主变压器110kV侧零序过流Ⅰ
段保护动作，一时限0.8s跳开112母联断路器，二时限1.1s跳开3号主变压器中压侧103断路器。

154断路器连接的110kV变电站1号主变压器间隙击穿，154
断路器零序过流Ⅱ段保护动作，跳开154断路器，重合成功（重合时110kVⅡ段
母线已失电）。

158断路器零序过流Ⅲ段保护动作，跳开158断路器，同时2号
主变压器中压侧间隙击穿，0.5s跳开2号主变压器三侧断路器，切除故障电流。

1.2 事故时运行方式
该变电站共3台主变压器，220kV双母线单分段运行，1号主变压器201断路器接ⅠⅢ母线、2号主变压器202断路器接Ⅲ段母线、3号主变压器203断路器
接Ⅱ段母线运行，212母联断路器在合位。

110kV双母线并列运行，1号主变压器101断路器接Ⅰ段母线，2号主变压器102断路器接Ⅱ段母线，3号主变压器103
断路器接Ⅱ段母线运行，152、154、158、160断路器接Ⅱ段母线运行，10kVⅠ段、Ⅱ段母线分列运行，Ⅲ段母线与Ⅰ段、Ⅱ段母线独立运行，各电压等级线路单上单，双上双（如图1所示）。

1.3 处理过程
事故发生后，将10kV910母联断路器由热备用转运行；将110kVⅡ段母线所接160、154
断路器断开。

确定故障在线路1后，运行人员投入112母联充电保护，通过112母联断路器
为110kVⅡ段母线充电，充电无故障后，退出112母联充电保护，将2号主变压器202、102
断路器由热备用转运行，3号主变压器103断路器由热备用转运行，154、158、160断路器
由热备用转运行，2号主变压器952断路器由热备用转运行，910断路器由运行转热备用，152断路器由热备用转检修。

2 原因分析
2.1 一次设备及二次设备
变电站110kV侧双回线路（线路3、线路4）接110kV牵引变电站，其中线路3接
110kVⅡ段母线，线路4接110kVⅠ段母线，两回线路互为备用。

事故发生前220kV变电站侧159间隔运行，而220kV变电站侧158间隔热备用（线路空载运行，110kV牵引变电站侧断
路器在断开位置）。

线路3的220kV变电站侧设有某市南瑞继保电气有限公司生产的RCS-941D型数字式输电
线路快速保护装置，包括完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周减
载保护，装置配有三相一次重合闸功能。

2.2 保护装置故障录波器动作情况
158断路器220kV变电站侧保护启动后1882ms零序过流Ⅲ段保护动作，跳开本侧断路器，110kV牵引变电站侧保护装置未启动。

110kV故障录波器显示该线路间隔未启动。

2.3 原因分析
现场巡线发现线路1确因外力破坏发生L3相接地故障，152断路器在重合于永久性故障
后未能及时断开故障电流，造成一系列跳闸事故。

分析相关保护动作情况，确定158断路器
保护动作不正确，以下重点分析该线路零序过流Ⅲ段保护误动原因。

现场查看保护及故障录波报告，保护录波报告显示：L3相电流通道和零序电流通道电流
为2.2A（零序过流Ⅲ段电流定值2A），相位相差180°（见图2），零序过流Ⅲ段保护动作，
且闭锁重合闸。

故障录波报告显示158断路器各通道电流始终为零。

从上述现象分析，问题
集中在220kV变电站侧158断路器保护交流二次回路上。

现场测试158间隔电流互感器二次
电缆绝缘，测得L3相电流（L3411）二次电缆对地绝缘为零。

经检查，二次电缆在L3相电流
互感器接线盒入口处破皮（见图3，重新固定受损电缆，将破皮处用绝缘胶带包裹好，检测
电流回路绝缘，恢复正常），形成第2个接地点。

由于变电站的零电位接地网并非等电位面，158间隔L3相电流互感器接线盒入口处破皮，造成158保护二次回路室外端子箱和L3相电流互感器两点接地。

同时，线路1一次系统又发生L3相接地，1个很大的接地电流注入电网，两接地点间产生较大的电位差，该电位差窜入
连通回路（见图4），在158保护二次回路O、N两点（L3相电缆与中性线电缆与大地）间
构成电流回路，造成158保护零序过流Ⅲ段误动作。

如图4所示，L3相电缆、中性线电缆与
大地构成电流回路，L3相电流与中性线电流大小相等、方向相反，与保护录波波形相符。

从保护装置录波波形来看，158间隔零序电压与3号主变压器零序电压均于故障线路1
的152断路器重合后产生，当3号主变压器（零序过流Ⅰ段一时限延时820ms）跳开中压侧112母联断路器时，158间隔零序电压和零序电流在919ms时均增大约2倍，与3号主变压
器零序电压变化规律一致，进一步证实158保护误动是地电位差引起。

3 整改措施
由现场图片可见，L3相电流互感器接线盒电缆孔胶套脱离，电缆失去胶套保护，特别容
易造成电缆破皮，形成第2接地点。

事故发生后，各变电站将电流互感器接线盒电缆状况作
为巡视要点，加强巡视力度，提高巡视质量，有效排查安全隐患。

虽然这次误动作没有造成负荷损失，但是威胁到110kV牵引变电站的供电可靠性；若造
成两点接地的故障点处于其他交流回路，则可能引起主变压器差动保护、母差保护等重要元
件保护误动作，从而导致大面积停电事故。

随着继电保护装置的不断完善，二次回路接线错误和缺陷成为继电保护不正确动作的主
要原因，有效控制二次回路接线错误和缺陷，成为保障继电保护正确动作、电网安全运行的
基础。

本文针对零序过流保护误动原因，提出以下整改措施。

（1）在基建阶段，要求设计图纸上必须注明电流互感器的接地点位置，严格按照图纸施工，施工人员对回路存在任何疑问时，应及时与设计人员联系解决问题。

无论是基建阶段，
还是大修、改造阶段，投运前技术人员须进行电流互感器二次回路接线和绝缘检查，并填写
记录，以发现可能存在的两点接地缺陷。

进行绝缘检查时，不宜抽查，应逐芯排除。

对于改造、大修的变电站，在施工前应查清已有接地点的具体位置；投运前，验收人员对电流互感
器二次回路进行接线和绝缘复检，按照相关技术要求填写记录，并参照施工方记录，对遗漏
及有疑问的部分进行复查；对存在的缺陷要及时整改。

（2）检修人员需充分利用保护校验、设备停电等机会，对二次回路接地及绝缘进行检查，发现问题及时进行整改，消除安全隐患。

对新投运的设备做好带负荷检查工作及中性线电流
回路不平衡电流测试工作。

结合实际案例，对检修人员和运维人员进行相关技能培训，提高
线路及设备维护水平。

4 结语
综上所述，零序过流保护是变电站中常用的一种接地保护装置，对变电站的正常运行有
着重要的作用。

因此，我们需要采取措施做好零序过流保护中出现的故障，以减少变电站出
现问题，从而确保供电的稳定。

参考文献：
[1]罗军.高铁10kV电力系统零序过流故障分析及处理[J].工程技术.2016（11）.
[2]程真何、刘桂林.110kV线路零序过流保护误动原因分析及对策[J].电测与仪表.2014（23）.。