在小電流接地系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，三相之間的線電壓保持對稱，允許繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。由于單相接地后健全相電壓升高，在絕緣薄弱處可能因電壓升高而被擊穿放電，形成不同地點(diǎn)的兩點(diǎn)接地短路。筆者對一起小電流接地系統(tǒng)故障實(shí)例的故障錄波圖、現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)及保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行分析，得出因單相接地，引發(fā)二相異地接地短路，最終形成三相異地接地短路的事故原因；通過對異地短路原因的分析和驗(yàn)證，提出了相應(yīng)整改措施和建議。

1 事故簡述

9月6日，某區(qū)域陰有小雨。11時(shí)51分，某110 kV 變電站521出線柜發(fā)生故障導(dǎo)致35kV西母失電事故。某110kV變電站一次系統(tǒng)接線簡圖如圖1所示。

圖1 某110kV變電站一次系統(tǒng)圖

事故后供電單位組織高校、科研單位及廠家的技術(shù)人員，通過現(xiàn)場勘察、錄波數(shù)據(jù)分析、拆卸查看等技術(shù)手段，形成事故分析報(bào)告如下。

事故發(fā)生時(shí)刻：9月6日11時(shí)51分28秒999毫秒（將此時(shí)刻作為事故起始0ms）；

（1）0ms：521出線柜負(fù)荷側(cè)B相CT發(fā)生單相接地故障；

（2）18ms：513線路C相發(fā)生單相高阻接地，形成二相異地接地短路故障；

（3）30ms：513線路A相發(fā)生單相高阻接地，形成三相異地接地短路故障；

（4）45ms：521出線柜母線側(cè)A相CT發(fā)生單相接地故障，短路電流加大；

（5）75ms：521出線柜母線側(cè)CT形成三相電弧短路故障，同時(shí)513線路接地故障消除；

（6）107ms：521出線柜保護(hù)動(dòng)作，斷路器跳閘結(jié)束；

（7）1901ms：母聯(lián)500開關(guān)跳閘，東母供電恢復(fù)正常；

（8）2180ms：1#主變501開關(guān)跳閘，西母停電。

2 事故詳細(xì)分析

2.1 B相單相接地階段（0-18ms）

521出線柜負(fù)荷側(cè)B相CT發(fā)生單相接地故障，判斷依據(jù)如下：

（1）根據(jù)故障錄波圖(如圖2所示)兩條豎線之間波形判斷：B相二次相電壓下降到35.3V（61%），A相電壓上升為112.8V，C相電壓上升為88.5V，符合B相接地故障特征；521線路B相出現(xiàn)尖峰，符合電容電流流過特征；

（2）根據(jù)事故后勘察現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)521出線柜負(fù)荷側(cè)B相CT下部出現(xiàn)裂縫（如圖3所示），為典型擊穿接地特征，負(fù)荷側(cè)A、C相CT絕緣則只有下降。如表1所示。

表1 521出線柜負(fù)荷側(cè)CT絕緣數(shù)據(jù)

（3）根據(jù)視頻監(jiān)控顯示首先在柜下部出現(xiàn)弧光。

圖2 521出線柜負(fù)荷側(cè)CT-B相接地階段

圖3 521出線柜負(fù)荷側(cè)B相CT

2.2 BC兩相異地接地短路階段（18-30ms）

由于B相接地導(dǎo)致A、C兩相電壓升高，出現(xiàn)513線路C相發(fā)生單相高阻接地故障，形成B、C兩相異地接地短路。此時(shí)513的C相及521的B相流過兩相接地短路電流，B、C兩相電壓下降至較低值（B相二次相電壓降至3%，C相二次相電壓降至40%）。如圖4所示：

圖4 BC兩相異地接地短路階段

2.3 ABC三相異地接地短路階段（30-45ms）

由于B、C相接地導(dǎo)致513線路A相發(fā)生單相接地故障，形成A、B、C三相異地接地短路。此時(shí)513的A、C相及521的B相流過接地短路電流，A、B、C三相電壓下降至較低值（A相降至1.7V，B相降至1V，C相電壓降至20V）。如圖5所示。

圖5 ABC三相異地接地短路階段

2.4 三相異地接地短路階段（45-75ms）

三相接地過程中引發(fā)的過電壓引發(fā)521母線側(cè)A相CT發(fā)生擊穿，加劇了三相短路的短路電流。此時(shí)A相存在513、521母線CT兩個(gè)接地點(diǎn)，B相為521負(fù)荷側(cè)CT接地，C相為513接地。如圖6、圖7所示。

圖6 521柜母線側(cè)母線側(cè)CT錄波

圖7 521柜母線側(cè)負(fù)荷側(cè)CT錄波

事故后勘察發(fā)現(xiàn)，521柜母線側(cè)A相CT損壞嚴(yán)重，出現(xiàn)下部擊穿現(xiàn)象，監(jiān)控錄像可看到A相擊穿。如圖8、圖9、圖10所示。

圖8 事故視頻監(jiān)控截圖

圖9 521柜母線側(cè)A相CT構(gòu)架

圖10 521柜母線側(cè)A相CT殼體

2.5 521柜母線側(cè)CT電弧短路階段（75-2180ms）

521柜內(nèi)母線側(cè)CT由于三相接地短路過程中出現(xiàn)的電弧及引發(fā)的接地過電壓，導(dǎo)致521母線側(cè)CT弧光短路并相繼對地?fù)舸?，形成了西母線三相弧光短路。同時(shí)由于521柜內(nèi)母線側(cè)CT相繼擊穿，起到接地引流效果，導(dǎo)致513接地自恢復(fù)。如圖11所示。

圖11 521柜母線側(cè)CT錄波

事故后勘察發(fā)現(xiàn)521出線柜母線側(cè)B、C相CT出現(xiàn)絕緣下降現(xiàn)象。521出線柜母線側(cè)CT絕緣數(shù)據(jù)如表2所示，現(xiàn)場CT如圖12、圖13所示。

表2 521出線柜母線側(cè)CT絕緣數(shù)據(jù)

圖12 521出線柜母線側(cè)B相CT

圖13 521出線柜母線側(cè)C相CT

事故后勘察發(fā)現(xiàn)，521柜母線側(cè)CT一次銅棑、隔板均出現(xiàn)橫向和縱向拉弧痕跡，C相出現(xiàn)對柜壁放電現(xiàn)象。如圖14、圖15所示。

圖14 B、C相出現(xiàn)縱向放電痕跡母線側(cè)

圖15 CT對柜壁放電，造成柜壁擊穿

在該階段，521柜內(nèi)斷路器動(dòng)作。如圖16所示。

圖16 521柜負(fù)荷側(cè)CT錄波

3 保護(hù)動(dòng)作分析

3.1 開關(guān)保護(hù)整定

（1）主變低后備保護(hù)：35kV側(cè)CT變比：800/5，保護(hù)配置及定值如表3所示。

表3 主變低后備保護(hù)配置及定值

（2）513出線柜保護(hù)：CT變比：600/5，保護(hù)配置及定值如表4所示。

表4 513出線柜保護(hù)配置及定值

（3）521出線柜保護(hù)：CT變比：30/5，保護(hù)配置及定值如表5所示。

表5 521出線柜保護(hù)配置及定值

3.2 保護(hù)跳閘情況分析

（1）以單相接地事故發(fā)生時(shí)刻：9月6日11時(shí)51分28秒999毫秒（將此時(shí)刻作為事故起始0ms）；

（2）107ms：521出線柜過流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，斷路器跳閘結(jié)束；

（3）1901ms：1#、2#主變低后備復(fù)壓過流Ⅲ段動(dòng)作，母聯(lián)500開關(guān)跳閘，東母供電恢復(fù)正常；

（4）2188ms：1#主變低后備復(fù)壓過流Ⅳ段動(dòng)作，501開關(guān)跳閘，西母停電。

3.3 保護(hù)啟動(dòng)情況分析

（1）513保護(hù)先于521保護(hù)13ms啟動(dòng)，但未達(dá)時(shí)間整定值，未跳閘；

（2）1#、2#主變同時(shí)啟動(dòng)，跳開母聯(lián)后，2#主變保護(hù)返回。

4 結(jié)論

35kV 系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，單相接地本不足以影響變電站運(yùn)行。本文對事故過程進(jìn)行了初步的分析，本次事故為521柜負(fù)荷側(cè)B相CT絕緣擊穿，引發(fā)513線路C相和A相先后出現(xiàn)高阻接地，導(dǎo)致513線路先后出現(xiàn)兩相、三相異地接地短路故障，521柜母線側(cè)A相CT絕緣擊穿，最終導(dǎo)致521柜內(nèi)母線側(cè)CT短路，引發(fā)母線短路。110kV變電站各繼電保護(hù)動(dòng)作正確。

建議供電單位核查同批次CT絕緣，檢查110kV變電站各線路絕緣薄弱環(huán)節(jié)，運(yùn)行中重點(diǎn)監(jiān)控。對110kV變電站設(shè)備加強(qiáng)試驗(yàn)，清洗浮塵。使用紅外成像儀檢測運(yùn)行電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣故障。調(diào)整運(yùn)行方式，縮小事故后的影響范圍。加強(qiáng)內(nèi)部管理，深化安全技術(shù)會(huì)診和隱患排查工作。

本文編自《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“基于故障信息的異地接地短路故障辨識(shí)與分析”，作者為耿東勇、趙桂娟。