一起110kV线路充电过程中三相反方向故障距离I段动作的分析

精品文档-下载后可编辑一起110kV线路充电过程中三相反方向故障距离I段动作的分析1.故障原因

2022年某月某日，某110kV变电站110kV某线路在对新更换的GIS设备充电时，电源进线开关（一次设备也是GIS）保护动作跳闸。（保护型号：RCS-941A2.00南瑞继保产品）。

动作报告为：

2.故障分析

开关跳闸后，第一时间从调度部门得知对端保护距离Ⅱ段也动作了，对端开关已跳开。第一感觉，此线路是充电试运行，线路上应该没有故障，试运前，相关部门已做过检查。并且两侧保护的重合闸都没有启动，应该是永久性故障。充电试运行小组成员果断反应，去110kVGIS设备区查看设备，发现新装的GIS设备母联开关的110南刀闸在合位，设备厂家技术人员果断声明110南不允许合上，因为110南气室没有充装SF6气体。（此次施工仅更换了110kV北段和母联分段设备）如果合上110南进行充电相当于110kV北母三相故障。

至此，故障点找到了。但是，该线路距离保护处于反方向，怎么会动作呢？带着疑问保护人员仔细对照保护定值通知单分析了动作报告和故障波形，并认真查看了RCS-941A技术说明书。

所谓距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置。其动作和选择性取决于本地测量参数（阻抗、电抗、方向）与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的长度成正比，故名距离保护。距离保护是主要用于输电线的保护，一般是三段式或四段式。第一、二段带方向性，作为本线的主保护。其中第一段保护线路的80%-90%，第二段保护线路余下的10%-20%并作为相邻母线的后备保护。第三段带方向或不带方向，有的还设有不带方向的第四段，作为本线及相邻线段的后备保护。

对于距离阻抗继电器，当正序电压小于10%Un时，进入低压距离程序，此时只可能有三相短路和系统振荡二种情况；系统振荡由振荡闭锁回路区分，这里只需考虑三相短路。三相短路时，因三个相阻抗和三个相间阻抗性能一样，所以仅测量相阻抗。

正方向故障暂态动作特性为测量阻抗KZ在阻抗复数平面上的动作特性是以ZDZ至SZ-连线为直径的圆，动作特性包含原点表明正向出口经或不经过渡电阻故障时都能正确动作，并不表示反方向故障时会误动作；反方向故障时的动作特性必须以反方向故障为前提导出。

反方向故障暂态动作特性为测量阻抗KZ-在阻抗复数平面上的动作特性是以ZDZ与SZ'连线为直径的圆，当KZ-在圆内时动作，可见，继电器有明确的方向性，不可能误判方向。

以上的结论是在记忆电压消失以前，即继电器的暂态特性，当记忆电压消失后，测量阻抗KZ在阻抗复数平面上的动作特性为反方向故障时，KZ-动作特性由于动作特性经过原点，因此母线和出口故障时，继电器处于动作边界。

为了保证母线故障，特别是经弧光电阻三相故障时不会误动作，因此，对Ⅰ、Ⅱ段距离继电器设置了门坎电压，其幅值取最大弧光压降。同时，当Ⅰ、Ⅱ距离继电器暂态动作后，将继电器的门坎倒置，相当于将特性圆包含原点，以保证继电器动作后能保持到故障切除。为了保证Ⅲ段距离继电器的后备性能，Ⅲ段距离元件的门坎电压总是倒置的，其特性包含原点。

从启动后变位报告可以看出该开关在12毫秒时合闸成功，在105毫秒时开关跳闸。由于母线出口三相短路故障时，正序电压很低，U1

这是什么原因造成的呢？经与保护厂家研发人员沟通，94毫秒包含了装置采集系统的正常负荷电流的采样时间10毫秒、记忆时间40毫秒、故障电流的采样时间10毫秒、保护动作时间20毫秒。这样计算以后，距离I段保护的动作时间大概就是90毫秒左右。

3.故障结论

至此，这起110kV线路充电过程中三相反方向故障距离I段动作属于正确动作。

4.经验教训

这起充电试运行过程中的故障事件曝露出了充电试运行方案编制人员对施工现场不够熟悉。没有考虑到此次施工仅更换了110kV北段和母联分段设备，母联分段设备的另一段隔离气室没有充装SF6气体，而在方案中合上母联