对一张奇特的故障电流录波图的分析

朱宝林

(韶关供电分公司广东韶关512023)
摘要:通过对一张“故障电流录波图”中短路电流数值和相位变化的分析，从多方面分析其变化的原因，总结出了分析这种特殊的电力系统事故的经验和方法。
关键词:电力系统事故；故障电流；录波图TheAnalysisOfAnUnusualFaultCurrentRecordedDiagram

ZhuBaolin

(ShaoguanElectracPowerGroup,Guangdong)
Abstract:Basedontheanalysisaboutshort-circuitcurrentandphasedeviationofanfaultcurrentrecordeddiagramandthe
causeanalyzedinvariousways,theexperienceandmethodofdealingwiththeseunusualpowersystemaccidentsisobstained.
Keywords:poweraccidentfaultcurrentdefultrecordeddiagramanalysis


0前言
广东500kV北郊变电站2001年6月21日15时06分06秒在雷雨时，220kV#6母线上的2457断路器、2458断路器、202B断路器、206B断路器、2026断路器全部跳闸，220kV#6母线失压。黄(黄埔站)北(北郊站)线2458断路器对侧的黄埔站断路器也跳闸。将2458断路器退出运行后，220kV#6母线恢复运行正常。

1奇特的故障电流录波图
事故发生后，经检查保护动作情况：220kV黄北线主保护动作，220kV#6母线差动保护动作。打印出故障电流录波图，总觉得这张故障电流录波图比较奇特，如图1所示。
针对这张奇特的故障电流录波图，提出了下列疑问：
1)从故障开始到46ms，为A相单相接地短路故障，A相短路电流约19.2kA，3I₀约20.4kA(根据故障电流录波图和TA变比估算，下同)，两者比较接近，而且相位相同，情况正常，为什么？
2)从490ms到560ms，为A相和B相相间短路接地故障，相间短路电流变小，而且相位相同，A相短路电流约8.5kA，B相短路电流约8.1kA，3I₀约16.4kA约为两者之和。为什么A相和B相会相位相同？
3)从560ms到585ms，为什么3I₀消失，A相和B相相间短路电流变得更小，大小相等，都是1.7kA、而且变成相位相反？
4)为什么北郊站侧A相和B相相间短路电流是1.7kA，而在线路对侧黄埔站的B相短路电流却是3.6kA？

2故障分析
为了弄清楚上述问题，必须进行认真细致的分析。经现场检查发现：黄北线靠北郊侧单相永久性接地故障；黄北线2458断路器处A相和B相TA顶部金属外罩之间击穿放电短路。
2.1从保护动作断路器跳闸分析。
从故障开始到46ms，为A相单相接地短路故障，北郊站侧、黄埔站侧A相主保护动作跳闸。
从490ms到560ms，北郊站侧A相和B相TA顶部金属外罩之间击穿放电，形成假的相间接地短路(实际为B相经A相TA接地短路，因为在重合闸800ms之前，又出现B相故障，单重方式就不再进行重合闸)，且通过A相短路点接地故障，因此时北郊站侧TA变比发生了变化(2400/1)，相当于母线有故障，北郊站侧220kV#6母线差动保护动作，#6母线上所有断路器跳闸。
从560ms到585ms，相间短路接地故障仍存在，由黄埔站侧保护动作切除故障。
2.2从TA的结构进行分析，
如图2所示，该线路两端的TA电流变比都是2×1200/1，运行中一次侧两个绕组经过顶部金属外罩串联连接。
故障开始到46ms，为A相单相接地短路故障，A相短路电流流过TA两个互相串联的一次绕组，感应到二次侧的电流相位相同，互相迭加。接地电流也与A相单相电流同相位，大小基本相同。
从490ms到560ms，由A相单相接地短路故障发展到A相和B相经TA顶部金属外罩两相短路，且通过A相短路点接地故障。由于北郊站侧的A相已跳闸，黄埔站侧的A相也跳闸，，形成北郊站侧的A相、B相两相接地短路，黄埔站侧B相接地短路故障。由图2可知，A相感应的二次电流反映I_a=I_b1 I_b2，B相感应的二次电流反映I_b=I_b1－I_b2，因为短路故障点在北郊站侧，I_b1远大于I_b2，所以I_a=I_b1 I_b2略大于I_b=I_b1－I_b2，相位取决于I_b1，零序电流3I₀的相位与I_b1同相位。
从560ms到585ms，北郊站侧母差保护动作断路器跳闸后，对黄埔站来说，形成了A相和B相两相短路接地故障。B相短路电流I_B经A相和B相TA右侧一次绕组及TA顶部金属外罩短路点流回接地点。因此同一短路电流I_B流经A相和B相TA右侧极性相反的一次绕组，所以在故障电流录波图上反映出来的电流也是大小相等、相位相反的，而且A相电流的相位没有发生变化。零序电流3I0也同时消失。
2.3从TA的变比进行分析(该线路两端的TA电流变比都是2×1200/1)
从故障开始到46ms，为A相单相接地短路故障，A相短路电流流过A相TA的左右两个互相串联的一次绕组，此时的TA变比时1200/1。
从490ms到585ms，A相和B相TA顶部金属外罩之间击穿放电短路后，短路电流流过TA各侧的一个一次绕组，在这种情况下，相当于两个一次绕组并联时的情况，变比变为2400/1。所以，录波图中的电流就比单相短路0ms-46ms时小了1/2，从490ms到585ms，按故障电流录波图中电流计算一次电流值，北郊站侧A相和B相短路电流为1.7kA，也比黄埔侧短路电流3.6kA约小了1/2左右。

3结论
通过这次事故，发现220kV电流互感器相间实际距离小于国家标准规定的距离，现已将该站220kV电流互感器重新安装，保证相间实际距离符合国家标准要求。
上述故障类型和“故障电流录波图”比较少见，特别是从490ms到560ms，A相电流和B相电流同相位及电流变小的波形，比较奇特。应从具体故障点位置和电流互感器变比等方面认真分析，有利于查找事故原因，保证电力系统安全运行。继电器