對一張奇特的故障電流錄波圖的分析

通過(guò)對一張“故障電流錄波圖”中短路電流數值和相位變化的分析，從多方面分析其變化的原因，總結出了分析這種特殊的電力系統事故的經(jīng)驗和方法。
關(guān)鍵詞: 電力系統事故；故障電流；錄波圖

The Analysis Of An Unusual Fault Current Recorded Diagram

Zhu Baolin

(Shaoguan Electrac Power Group,Guangdong)

Abstract: Based on the analysis about short-circuit current and phase deviation of an fault current recorded diagram and the
cause analyzed in various ways, the experience and method of dealing with these unusual power system accidents is obstained.
Key words: power accident fault current defult recorded diagram analysis


0 前言
廣東500kV北郊變電站2001年6月21日15時(shí)06分06秒在雷雨時(shí)，220kV#6母線(xiàn)上的2457斷路器、2458斷路器、202B斷路器、206B斷路器、2026斷路器全部跳閘，220kV#6母線(xiàn)失壓。黃(黃埔站)北(北郊站)線(xiàn)2458斷路器對側的黃埔站斷路器也跳閘。將2458斷路器退出運行后，220kV#6母線(xiàn)恢復運行正常。

1 奇特的故障電流錄波圖
事故發(fā)生后，經(jīng)檢查保護動(dòng)作情況：220kV黃北線(xiàn)主保護動(dòng)作，220kV#6母線(xiàn)差動(dòng)保護動(dòng)作。打印出故障電流錄波圖，總覺(jué)得這張故障電流錄波圖比較奇特，如圖1所示。

針對這張奇特的故障電流錄波圖，提出了下列疑問(wèn)：
1) 從故障開(kāi)始到46ms，為A相單相接地短路故障，A相短路電流約19.2kA，3I₀約20.4kA(根據故障電流錄波圖和TA變比估算，下同)，兩者比較接近，而且相位相同，情況正常，為什么？
2)從490ms到560ms，為A相和B相相間短路接地故障，相間短路電流變小，而且相位相同，A相短路電流約8.5kA，B相短路電流約8.1kA，3I₀約16.4kA約為兩者之和。為什么A相和B相會(huì )相位相同？
3)從560ms到585ms，為什么3I₀消失，A相和B相相間短路電流變得更小，大小相等，都是1.7kA、而且變成相位相反？
4)為什么北郊站側A相和B相相間短路電流是1.7kA，而在線(xiàn)路對側黃埔站的B相短路電流卻是3.6kA？

2 故障分析
為了弄清楚上述問(wèn)題，必須進(jìn)行認真細致的分析。經(jīng)現場(chǎng)檢查發(fā)現：黃北線(xiàn)靠北郊側單相永久性接地故障；黃北線(xiàn)2458斷路器處A相和B相TA頂部金屬外罩之間擊穿放電短路。
2.1 從保護動(dòng)作斷路器跳閘分析。
從故障開(kāi)始到46ms，為A相單相接地短路故障，北郊站側、黃埔站側A相主保護動(dòng)作跳閘。
從490ms到560ms，北郊站側A相和B相TA頂部金屬外罩之間擊穿放電，形成假的相間接地短路(實(shí)際為B相經(jīng)A相TA接地短路，因為在重合閘800ms之前，又出現B相故障，單重方式就不再進(jìn)行重合閘)，且通過(guò)A相短路點(diǎn)接地故障，因此時(shí)北郊站側TA變比發(fā)生了變化(2400/1)，相當于母線(xiàn)有故障，北郊站側220kV#6母線(xiàn)差動(dòng)保護動(dòng)作，#6母線(xiàn)上所有斷路器跳閘。
從560ms到585ms，相間短路接地故障仍存在，由黃埔站側保護動(dòng)作切除故障。
2.2 從TA的結構進(jìn)行分析，
如圖2所示， 該線(xiàn)路兩端的TA電流變比都是2×1200/1，運行中一次側兩個(gè)繞組經(jīng)過(guò)頂部金屬外罩串聯(lián)連接。

故障開(kāi)始到46ms，為A相單相接地短路故障，A相短路電流流過(guò)TA兩個(gè)互相串聯(lián)的一次繞組，感應到二次側的電流相位相同，互相迭加。接地電流也與A相單相電流同相位，大小基本相同。
從490ms到560ms，由A相單相接地短路故障發(fā)展到A相和B相經(jīng)TA頂部金屬外罩兩相短路，且通過(guò)A相短路點(diǎn)接地故障。由于北郊站側的A相已跳閘，黃埔站側的A相也跳閘，，形成北郊站側的A相、B相兩相接地短路，黃埔站側B相接地短路故障。由圖2可知，A相感應的二次電流反映I_a=I_b1+I_b2，B相感應的二次電流反映I_b=I_b1－I_b2，因為短路故障點(diǎn)在北郊站側，I_b1遠大于I_b2，所以I_a=I_b1+I_b2略大于I_b=I_b1－I_b2，相位取決于I_b1，零序電流3I₀的相位與I_b1同相位。
從560ms到585ms，北郊站側母差保護動(dòng)作斷路器跳閘后，對黃埔站來(lái)說(shuō)，形成了A相和B相兩相短路接地故障。B相短路電流I_B經(jīng)A相和B相TA右側一次繞組及TA頂部金屬外罩短路點(diǎn)流回接地點(diǎn)。因此同一短路電流I_B流經(jīng)A相和B相TA右側極性相反的一次繞組，所以在故障電流錄波圖上反映出來(lái)的電流也是大小相等、相位相反的，而且A相電流的相位沒(méi)有發(fā)生變化。零序電流3I0也同時(shí)消失。
2.3 從TA的變比進(jìn)行分析(該線(xiàn)路兩端的TA電流變比都是2×1200/1)
從故障開(kāi)始到46ms，為A相單相接地短路故障，A相短路電流流過(guò)A相TA的左右兩個(gè)互相串聯(lián)的一次繞組，此時(shí)的TA變比時(shí)1200/1。
從490ms到585ms，A相和B相TA頂部金屬外罩之間擊穿放電短路后，短路電流流過(guò)TA各側的一個(gè)一次繞組，在這種情況下，相當于兩個(gè)一次繞組并聯(lián)時(shí)的情況，變比變?yōu)?400/1。所以，錄波圖中的電流就比單相短路0ms-46ms時(shí)小了1/2，從490ms到585ms，按故障電流錄波圖中電流計算一次電流值，北郊站側A相和B相短路電流為1.7kA，也比黃埔側短路電流3.6kA約小了1/2左右。

3 結論
通過(guò)這次事故，發(fā)現220kV電流互感器相間實(shí)際距離小于國家標準規定的距離，現已將該站220kV電流互感器重新安裝，保證相間實(shí)際距離符合國家標準要求。
上述故障類(lèi)型和“故障電流錄波圖”比較少見(jiàn)，特別是從490ms到560ms，A相電流和B相電流同相位及電流變小的波形，比較奇特。應從具體故障點(diǎn)位置和電流互感器變比等方面認真分析，有利于查找事故原因，保證電力系統安全運行。