35kV不接地系统两相异地接地故障分析
35kV不接地系统两相异地接地故障分析
鄂尔多斯电业局、呼和浩特供电局的研究人员刘俊才、刘晓华、杨自光，在2017年第12期《电气技术》杂志上撰文，主要针对目前35kV不接地系统发生两相异地接地故障后，35kV系统整体电压与不同出线电流会发生怎样的变化，通过建立等效电路对此类故障的基本特征进行介绍。同时，通过对保护装置及录波器的数据进行分析，验证了两相异地接地故障保护动作行为。
1 前言
35kV不接地系统的两相短路故障类型主要有三种类型：两相相间不接地短路故障、两相相间同一地点接地短路故障，两相相间不同地点接地短路故障。两相相间不同地点接地故障主要包括两种情况，同一出线的不同地点接地，不同出线的不同地点接地。
不同相不同地点发生短路故障后，短路电流及母线都将会收到受接地点与接地电阻值的大小影响，所以发生两点不同地点接地后，常规的继电保护装置不能准确地反映出故障的情况，只能通过对本变电站内及下一级变电站内保护装置的报文及保护装置的动作情况进行总体分析，才能确定故障地点。
不同地点接地故障的存在，严重威胁电网的安全稳定运行。下面通过一起小电流接地系统异地两点接地故障为例，进行分析探讨。
2 故障相关情况简介
故障前220kV库布其站#1、#2主变并列运行，35kV母联断路器310在合位，其余5条35kV线路均为运行状态。
354振库线情况：3月 14日13时26分32秒966毫秒，354振库线CSC-213保护装置保护启动，27ms后分相差动保护动作出口，跳开354断路器。IA相电流为0.127A, IB相电流为0.308A，IC相电流为52.3A。
经检查主变故障录波器发现，1号主变故障录波器351低压侧B、C相发生大电流启动，2号主变故障录波器352低压侧B、C相发生大电流启动。1号主变、2号主变低压侧保护装置均启动，未动作出口跳闸。
352恩库线情况：3月 14日13时26分33秒017毫秒，352恩库线RCS9613保护装置保护启动，IA电流为0.91，IB电流为26.8A，IC电流为22.6A。保护未动作出口跳闸。
352对侧变电站进线313断路器保护启动，未动作出口跳闸。
35kV系统现场运行的接线方式如图1所示。事故后，经巡查发现，354振库线C相发生接地故障。而352恩库线线路无故障，保护未动作。初步判断为352对侧变电站内下一级发生B相接地故障。
图1系统正常运行方式接线图
3 故障分析
3.1 不接地系统异地两相接地故障理论分析（略）
图2两条出线不接地系统简化电路图
根据图3的相量图可以看出小接地电流系统异地两相接地有如下特征:（1）发生接地相的相电压为地电压，不接地的另两相电压升高为线电压；（2）若发生接地任两相在同一地点接地时，这两相电压同时降低，大小相等；（3）若发生接地的任两相不在同一地点接地，这两相电压均降低，但是电压小的一侧靠近电源及母线侧，电压大的远离母线侧；（4）有接地电阻时，接地点不在同一位置的两相电压降低，但是有接地电阻接地电压数值较发生直接接地的电压数值高。
图3主变低压侧电流电压向量图
不同线路不同地点接地故障与同一线路同一地点两相短路不同的是两相短路非故障相电压保持不变，而是两点异地接地故障时非故障相电压升至约1. 5 倍原相电压。
3.2 主变低压侧故障录波数据分析
查看录波器显示，1号主变低压侧电流、电压的波形图可以判断系统发生的是线路 B、C 相两相接地故障。1号主变低压侧保护装置启动，B、C相均有短时间的大电流。
图4 1号主变低压侧录波图
3.3 35kV线路故障录波数据分析
经查证有关保护的定值，354振库线分相差动启动电流为2A，差动动作电流为4A；过流二段为25A，时间为0.5S；过流三段为7A，1.2S，（CT变比为250/5）。352恩库线差动启动电流为5A；过流一段为35A，时间为0S；过流二段为15A，时间为0.5S；过流三段为7A，1.2S。
两条线路保护动作情况如下所示：
354振库线情况：354振库线发生C相单相接地时，C相无差流，装置不会动作。但保护装置发生C相分相差动出口跳闸。 A相电流为0.027A, B相电流为0.000A，C相电流为52.3A。
初步判定35kV系统内存在另一点B相接地。随后查看所有35kV保护装置，发现352恩库线保护启动，2017年03月14日 B相电流从13：24:42.797至13：24:42.829存在。
图5系统整体接线一次图
大小约峰值38A（有效值22A）左右 < 过流一段定值35A，持续时间约为32ms。C相电流在B相电流一个周波之后发生，C相电流大小约32A左右，持续时间约一个周波。故障发生点超出过流I段保护范围，过流I段保护未动作；由于故障持续时间太短，时间小于过流II、III段定值，过流II、III段也未动作。
随后，对352恩库线对侧恩格尔光伏变电站313进线调查发现，03月14日 B相电流从13：24:42.797至13：24:42.829存在，大小约峰值38A（有效值26.8A）左右，持续时间约为32ms。
C相电流在B相电流一个周波之后发生，C相电流为峰值32A（有效值22.6A），持续时间约20ms，发展成B、C相相间故障持续时间约20ms。由于313保护未投过流保护，313进线保护启动，未动作出口。
经过对比，352与313大小相等，相位相反。可以判断出，该电流为穿越性电流，差动保护不动作，属于区外故障。然后继续向下一级巡视，发现恩格尔光伏变电站35kV母线下一级进线316开关跳闸。
316 3#光伏进线3月14日13时25分31秒195毫秒，保护整组启动；13时25分31秒215毫秒，B相Ibmax 为74.67A，过流I段单相接地故障。
通过上面的分析可以看出，如图所示，352恩库线对端电厂的316 3#光伏进线至光伏升压变压器段从2月17日开始发生过多次B相单相接地，BC相间故障，过流I段动作。316 3#光伏进线至光伏升压变压器段B相电缆绝缘较弱，导致B相发生接地故障。
4结束语
本文利用35kV不接地系统不同线路发生两点异地接地故障的保护动作的报文，最终明确了线路故障点。并且通过电流电压公式的推导，并作出故障后相量图，并通过分析系统一次接线图，将此类故障进行明确展示。同时，对本次故障主变、线路录波数据进行分析对比，解释说明本次故障相关保护的动作行为。