基于波形圖的電力系統(tǒng)短路故障分析

周恒

摘 要：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2015年底我國(guó)電力裝機(jī)容量已超過(guò)8.5億kW，相應(yīng)的各種形式的電力系統(tǒng)短路故障也成逐年增多態(tài)勢(shì)。通過(guò)故障錄波器的電力波形圖可以有效分析電力系統(tǒng)短路故障的原因，還原了故障前后時(shí)刻的一些關(guān)鍵電氣量及開(kāi)關(guān)量。本文結(jié)合繼保理論和波形圖來(lái)對(duì)常見(jiàn)的短路故障進(jìn)行分析講解。

關(guān)鍵詞：波形圖；短路故障；分析

某風(fēng)電公司電力35kV母線帶4條回線，母線出線經(jīng)變壓器變220kV輸送電能到電網(wǎng)。故障時(shí)，1、2、3回線帶風(fēng)機(jī)運(yùn)行。故障現(xiàn)象為：1回線速斷保護(hù)跳閘，幾分鐘后2回線保護(hù)跳閘，運(yùn)行人員合一回線，幾分鐘后發(fā)現(xiàn)3回線異常手動(dòng)拉掉3回線，過(guò)幾分鐘1，3回線同時(shí)跳閘母差動(dòng)作，全站失電。分析錄波文件還原事態(tài)過(guò)程，查看部分錄波文件如下所示：

如圖1所示，1、2、3回線正常運(yùn)行主變低壓側(cè)電流同各線路電流方向相反35kV為小電流接地系統(tǒng)，如線路上單相接地，根據(jù)短路計(jì)算相關(guān)知識(shí)，接地相電流變化不明顯，接地相電壓明顯降低，正常兩相電壓明顯升高復(fù)合小電流接地系統(tǒng)特征。

圖2所示運(yùn)行中主變低壓側(cè)C相電壓明顯降低，A、B相電壓升高，2回線C相電流變化較大，復(fù)合單相接地特征，判斷2回線C相對(duì)地絕緣擊穿，發(fā)生2回線C相接地故障。

如圖3所示，由于之前2回線C相斷續(xù)接地故障期間形成的A、B相高電壓，造成A、B相對(duì)地絕緣強(qiáng)度降低。23：14：02.397812，B相電壓降低，B相對(duì)地絕緣擊穿，看圖發(fā)現(xiàn)1回線B相電流變化較大，判斷1回線B相發(fā)生接地故障A、C相電壓升高后，23：14：02.413020，C相電壓降低，C相對(duì)地絕緣擊穿，看圖發(fā)現(xiàn)2回線C相電流明顯增大，同時(shí)1回線B相電流明顯增大，兩者方向相反，判斷形成不同線路的相間接地短路故障1回線B相過(guò)流速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘，由于保護(hù)裝置特性不同的原因，2回線過(guò)流速斷保護(hù)尚未動(dòng)作。

如圖4所示，23：14：07.358125，B相電壓降低，B相對(duì)地絕緣擊穿，看圖發(fā)現(xiàn)2回線B相電流變化較大，判斷2回線B相發(fā)生接地故障A、C相電壓升高后，23：14：07.376458，C相電壓降低，C相對(duì)地絕緣擊穿，看圖發(fā)現(xiàn)3回線C相電流明顯增大，同時(shí)2回線B相電流明顯增大，兩者方向相反，判斷形成不同線路的相間接地短路故障2回線B相過(guò)流速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘，3回線C相過(guò)流速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘。

運(yùn)行方式：2回線停運(yùn)；1、3回線運(yùn)行00：19：37.686979，C相電壓降低，C相對(duì)地絕緣擊穿，看圖發(fā)現(xiàn)3回線C相電流變化較大，判斷3回線C相發(fā)生接地故障。00：19：38.216354，C相電壓降低，C相對(duì)地絕緣擊穿，看圖發(fā)現(xiàn)3回線C相電流變化較大，判斷3回線C相發(fā)生接地故障A、B相電壓升高后，緊跟著（豎藍(lán)線）B相電壓降低，B相對(duì)地絕緣擊穿，看圖發(fā)現(xiàn)1回線B相電流明顯增大，同時(shí)3回線C相電流明顯增大，兩者方向相反，判斷形成不同線路的相間接地短路故障1回線B相過(guò)流速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘，3回線C相過(guò)流速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘。

如圖6所示，01：54：24.847604，B相電壓降低，B相對(duì)地絕緣擊穿，由于只有1回線運(yùn)行，判斷1回線B相發(fā)生瞬時(shí)接地故障，01：54：24.863645開(kāi)始，主變低壓側(cè)B、C相電流明顯增大，方向相反，判斷A、C相電壓升高后造成1回線C相對(duì)擋板放電形成接地故障，形成不同地點(diǎn)的相間短路故障，母差保護(hù)動(dòng)作，35kV母線失電。

結(jié)合波形圖分析系統(tǒng)發(fā)生的故障屬于的類型，這些電氣量可以是各序分量，也可能是頻率等開(kāi)關(guān)量。現(xiàn)實(shí)中系統(tǒng)發(fā)生短路情況往往錯(cuò)綜復(fù)雜，多種情況交叉發(fā)生，對(duì)我們進(jìn)行事故分析提出了各種各樣的挑戰(zhàn)，只要我們從基礎(chǔ)上掌握了各種基本短路形式的變量形態(tài)，逐段逐量推理故障演變過(guò)程，就將對(duì)我們還原故障時(shí)刻，分析故障發(fā)生原因提供莫大幫助。

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（作者單位：大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司）