变电站线路单相接地故障处理及典型案例分析我国电压等级在 110kV 及其以上的系统均为大电流接地系统，在大电流接地系统中，线路 单相接地故障在电力系统故障中占有很大的比例，造成单相故障的原因有很多，如雷击、瓷 瓶闪落、导线断线引起接地、导线对树枝放电、山火等线路单相接地故障分为瞬时性故障 和永久性故障两种，对于架空线路一般配有重合闸，正常情况下如果是瞬时性故障，则重合 闸会启动重合成功；如果是永久性故障将会出现重合于永久性故障再次跳闸而不再重合 为帮助运行人员正确判断和分析大电流接地系统线路单相瞬时性故障，本案例选取了某地区一典型的220kV线路单相瞬时接地故障，并对相关的知识点进行分析说明，此案例分析以FHS变电站为主本案例分析的知识点：（1）大电流接地系统与小电流接地系统的概念2）单相瞬时性接地故障的判断与分析3）单相瞬时性接地故障的处理方法4）保护动作信号分析5）单相重合闸分析6）单相重合闸动作时限选择分析7）录波图信息分析8）微机打印报告信息分析一、大电流接地系统、小电流接地系统的概念在我国，电力系统中性点接地方式有三种：（1）中性点直接接地方式2）中性点经消弧线圈接地方式3）中性点不接地方式。
110kV 及以上电网的中性点均采用中性点直接接地方式中性点直接接地系统（包括经小阻抗接地的系统）发生单相接地故障时，接地短路电流很大，所以这种系统称为大电流接地系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以这种系统称为小电流接地系统大电流接地系统与小电流接地系统的划分标准是依据系统的零序电抗X0与正序电抗XI的比值X0/X1我国规定：凡是X0/X1W4〜5的系统属于大接地电流系统，XO/X1>4〜5的系统则属于小接地电流系统事故涉及的线路及保护配置图事故涉及的线路和保护配置如图2-1所示，两变电站之间为双回线，线路长度为66.76kmWXIH1XLFP^14SF-WC LFP-9O2A SF-M)y图 2-1 FT 线路及保护配置三、事故基本情况2001年5月24日16时42分，FHS变电站FT 一回线C相瞬时性故障，C相重合闸重合成功,负荷在正常范围内，系统无其他异常,FT —回线(FT为双回线)线路全长66.76km四、微机监控系统主要信号FT 一回 SF-500 收发信机动作FT 一回 SF-600 收发信机动作FT 一回 WXH-11X 保护动作FT 一回 LEP-902A 保护动作FT 一回C相断路器跳闸FT 一回WXH-11X重合闸动作FT 一回LEP-902A重合闸动作FT 一回WXH-11X保护呼唤值班员FT 一回LEP-902A保护呼唤值班员3 号录波器动作5 号录波器动作1 号主变压器中性点过流保护掉牌2 号主变压器中性点过流保护掉牌220kV 母线电压低本站 220kV 其他相关线路高频收发信机动作五、继电保护屏保护信号WXH-11X型微机保护：跳C、重合闸、高频收发信、呼唤灯亮。
LFP-902A型微机保护：TC、CH、高频收发信灯亮，液晶屏显示：0++、Z++六、微机打印报告信号(1) WXH-11X保护：WXH-11X保护动作1次，保护动作报告如表2-1所示表2-1 WXH-11保护动作报告CPU号保护元件时间含 义CPU1GBIOTX11ms咼频零序方向停信GBIOCK19ms咼频零序方向出口CPU21ZKJCK27ms距离I段出口CPU4T1QDCH55ms单跳起动重合闸CHCK512ms重合闸出口CJ=33.5km测距(2) LFP-902A保护：LFP-902A保护动作1次，保护动作报告如表2-2所示表 2-2LFP-902A保护动作报告CPU号保护元件时间含义CPU1Z++27ms高频距离0++27ms咼频零序方向元件C27msC相跳闸890 msCPU2CH重合闸时间CJ=33.6km测距最大电流(Imax):2.63X 1200 (A)零序电流(I0)：2.28X 1200 (A)七、两侧保护动作情况分析1．两侧保护的配置情况FT 线两侧的保护配置如图2-1所示1) 第一套保护WXH-11X型微机线路保护包括由4个CPU构成，其中CPU1为高频保护包括高闭距离、高闭零序；CPU2距离保护，包括三段式相间距离和三段式接地距离；CPU3零序保护，包括不灵敏的I段，灵敏的I、II、III、W段及缩短了At的零序I、II、III、W段及不灵敏的I段；CPU4为重合闸。
2) 第二套保护LFP-902A型线路成套快速保护由2个CPU组成其中CPU1为主保护，由以超范围整定的复合式距离继电器和零序方向元件通过配合构成全线路快速跳闸保护，由I段工频变化量距离继电器构成快速独立跳闸段,由二个延时零序方向过流段构成接地后备段保护；CPU2为三段式相间和接地距离保护，以及重合闸逻辑；CPU3为管理CPU；配SF-600集成电路收发信机，LFP-923C型失灵启动及辅助保护装置，CZX-12A型操作继电器装置2．重合闸投入方式WXH-11X型微机线路保护重合闸（CPU4）和LFP-902A型线路成套快速保护装置重合闸（CPU2）均为独立启动，独立出口WXH-11X型微机线路保护重合闸把手在单重位置，出口连接片在停用位置LFP-902A重合闸把手在单重位置，出口连接片在加用位置（双微机保护重合闸一般只投一套）3．单相重合闸的动作时间选择原则（1） 要大于故障点灭弧时间及周围去游离的时间在断路器跳闸后，要使故障点的电弧熄 灭并使周围介质恢复绝缘强度，是需要一定时间的，必须在这个时间以后进行合闸才有可能成功2） 要大于断路器及其机构复归状态准备好再次动作时间在断路器跳闸以后，其触头周 围绝缘强度以及灭弧室灭弧介质的恢复是需要一定的时间。
同时其操作机构恢复原状准备好再次动作也需要一定的时间 3）无论是单侧电源还是双侧电源，均应考虑两侧选相元件与继电保护以不同时限切除故障的可能性 4）考虑线路潜供电流所产生的影响4．保护通道220kV线路采用闭锁式通道，如图2-2所示，闭锁式保护在区内故障时，两侧方向元件判断为正方向，因此保护均收不到对侧的闭锁信号5．对 DZ 的分析由于故障点路中间，不在DZ （突变量距离元件）范围内，并且两侧的保护动作相同，所以表2-1、2-2所示的保护动作属正确八、事故分析（F侧）1．大电流接地系统单相接地短路特点（1）单相接地短路故障点故障相电流的正序、负序和零序分量大小相等方向相同，因此故障相电流与弘大小相等，方向相同 2）非故障相短路电流为零3）单相接地短路故障相电压为零4）短路点两非故障相电压幅值相等，相位角为％，它的大小取决于YG之比2．保护动作情况分析故障测距反映的故障点位置如图2-2所示，为线路中间，距F站66.7km\VXH-11X SF-500SF-600WOCH-ILXSF-5OO图 2-2 FT 线路故障点LFF 顾 2ASF-6OO第一套保护 WXH-11X 动作逻辑，线路发生故障后，线路两侧保护启动元件动作，启动高频发信机发信，同时两侧高频零序方向元件均判断为正方向（区内）故障而停信，高频零序保护出口保护速动出口跳闸；接地距离保护因故障计算程序较零序慢在故障发生后19 ms 动作出口。
单相故障在保护出口继电器动作出口的同时启动重合闸，在515 ms 时重合闸出口本套保护在故障时动作时序和动作逻辑正确第二套保护 LFP-902A 动作逻辑，线路发生后，启动元件动作启动发信和方向元件动作停信的保护信息在保护信号中无反映属保护信号设计的没有考虑，但可以从下面的该装置的录波图中看到，CPU1所属快速跳闸保护几乎在27ms同时动作出口，同时给出保护出口 “c相跳闸”信号；890ms重合闸启动，从下述的录波图分析中还得到C相断路器在85ms完全跳开， 跳闸后，保护再次收、发信，闭锁两侧保护，1010ms重合成功3．单相瞬时性故障与永久性故障的判别大电流接地系统发生单相接地故障时，若线路故障为瞬时性故障，正常情况，保护或位置不对应启动重合闸重后，重合闸会合闸成功若为永久性故障，重合闸重合将重合于故障而发生第二次跳闸，且不会再次重合4．故障录波图分析故障录波图如图 2-3 所示设备名称：AA5文件名称： B50 G4213.000故障时间： 2001-05-24 16： 42： 21.410时标单位：毫秒启动前2 个周波后3个周波有效值通道类型通道名 称12345Cl电流FQ二回AI0.13080.12980.13390.13950.1425C2电流FQ二回BI0.13390.13330.11440.11010.1110C3电流FQ二回CI0.13210.12560.04820.08080.0758C4电流FQ二回NI0.00880.01090.07970.10230.1021C5电流FH 一回AI0.07360.07540.08590.09950.0971C6电流FH 一回BI0.07380.08030.18300.21450.2185C7电流FH 一回CI0.07810.09870.39110.48200.4808C8电流FH 一回NI0.00870.01010.12730.16240.1621C9电流FT 一回AI0.15980.16270.16820.17340.1819CIO电流FT 一回BI0.16190.16330.27340.31750.3267Cll电流FT 一回CI0.16840.31622.52053.18693.171C12电流FT 一回NI0.006440.15932.17972.79022.7679图 2-3 FT 线 C 相接地故障录波图（1）从故障电流可看出，故障相为C相。
2）故障时比与％相位相反3）切除故障时间约为64ms （保护动作时间+断路器固有动作时间+跳闸回路继电器固有动作时间）4）1010ms C相重合闸重合成功（重合闸整定时间0.8s） 5） TA 变比 1200/16）故障电流折算值（有效值）：= 3.1869x1200= 2.7902x12007）故障录波器测量值与微机保护打印报告存在误差5．LFP-902A 微机保护。