2013-07-17T16：22：35，某500 kV Y 变电站 500 kV YN线5061、5062断路器L3相跳闸，重合成 功，RCS-931纵联电流差动保护装置主保护动作，另 1套P544纵联电流差动保护装置主保护启动（未动 作），故障录波器动作，RCS-931纵联电流差动保护 装置故障测距为46.6 km。对侧500 kV N变电站该 YN线RCS-931纵联电流差动保护、P544纵联电流 差动保护启动，但均未动作。故障时天气情况为雷 阵雨，气温27 ℃，东风，风力3级，平均风速为1.9 m/ s，相对湿度为31%。 2 故障原因分析

2.1 光纤差动电流保护动作原理

光纤差动电流保护两侧保护装置分别采集本 侧数据，并和对侧传来的数据进行矢量和计算，再 通过专用光纤分别向对侧发送数据。动作电流值 I_op=| I_M + I_N |，其中，I_M、I_N为线路两侧同名相相电流。 发生区内故障时，两侧电流相位相同，故障差流大 于保护整定值，保护动作；发生区外故障时，两侧电 流相位相反，保护不动作^{[1, 2, 3]}。

光纤差动电流保护构成原理如图 1所示^[4]。

图 1(Figure 1)

图 1 光纤电流差动保护构成原理

雷电是导致输电线路故障的原因之一，随着电 网输送容量以及输电线路长度的增加，由于雷击原 因引起线路跳闸的比例逐步增大。据统计，在我国 输电线路跳闸故障中，雷击跳闸占线路跳闸的35% 以上；在日本，50%以上的输电线路故障是由雷击引 起的；美国、俄罗斯等国的275~500 kV输电线路连 续3 a的运行资料表明，雷害事故占总事故的60% ^[5]。雷电具有随机性，其峰值电流通常为2×104 A左 右，波动范围为2×10³~2×10⁵ A；峰值时间在2 μs左 右，波动范围为1~30 μs^[6]。

流过被击物的电流可用式（1）表示：

本次故障YN线单侧保护跳闸正是由于雷电放 电引起线路叠加尖波电流造成。放电位置因靠近Y 侧变电站，尖波电流造成的差流达到RCS-931保护 装置动作门槛值而动作。 2.3 保护动作分析 2.3.1 Y侧保护动作波形分析

Y侧RCS-931保护动作，动作电流为0.2 A，波 形如图 2所示。

图 2(Figure 2)

图 2 Y侧RCS-931保护波形

从图 2可以看出，在绝对时标0 ms时，I^L1、I^L2波 形发生抖动，I^L3发生剧烈、短暂的尖形波抖动，同时 保护启动，22 ms后差动保护启动，L3相跳闸出口。 Y 侧另一套保护P544 的电流波形从后备保护 RCS-902装置中采集，如图 3所示。

图 3(Figure 3)

图 3 Y侧RCS-902保护波形

由图 3可以看出，在绝对时标0 ms处保护启动， 出口未动作，主保护差动保护定值为0.2 A，P544保 护未启动。 2.3.2 N侧保护动作波形分析

N侧RCS-931保护启动，未动作，波形图如图 4 所示。

图 4(Figure 4)

图 4 N侧RCS-931保护波形

由图 4可见，在绝对时标0 ms处，电流发生抖 动，I_L3出现短暂、剧烈的尖形波，由于电流值为保护 动作值的临界值，保护装置采样精度较高导致保护 未出口。

另一套保护P544的后备保护RCS-902同样发 生抖动，主保护P544未动，采用RCS-902装置测得 保护波形如图 5所示。

图 5(Figure 5)

图 5 N侧RCS-902保护波形

两侧RCS-931保护装置差动保护定值高值为 0.18 A，低值为0.1 A，另外一套P544保护装置差动 保护定值为0.2 A。通过两侧RCS-931保护装置录 波图可以看出，L3相尖波电流同相，呈现区内故障 特征，但由于持续时间很短，并且差动电流幅值（约0.18 A）正好处于差动Ⅰ段动作门槛的边界，由于两 侧保护装置存在较小的计算误差，所以Y 侧 RCS-931差动保护达到动作定值，保护动作。N侧 RCS-931没有达到动作定值，保护未动作。对于另 外一套P544保护装置，由于动作值未达到保护定 值，因此两侧P544保护装置差动保护均未出口动 作。故障发生时为雷雨天气，后经巡线人员发现线 路L3相距离Y侧变电站46.6 km处有遭受雷击痕 迹，因此确定该尖波电流是由于雷电放电引起的。 同时查看了Y侧其他间隔的保护情况，发现在同一 时刻电流均有波动。 3 建议

基于上述故障分析，由于纵联电流差动保护发 生单侧跳闸的情况在电力系统故障中比较少，因此 建议保护装置生产厂家对软件及程序算法进行优 化。采用更灵敏可靠的一次设备，当发生雷电干扰 时，一次设备避雷器能可靠动作，同时能避免二次设备保护装置动作。 4 结束语

本文针对一起纵联电流差动保护单侧跳闸故 障，基于保护装置录波图对故障原因进行了分析。 从保护设计方面分析当线路出现雷电干扰时要求 一次设备保护装置能够可靠动作，因为如果一次设 备拒动就会造成二次设备保护装置动作。因此在 保护装置设计、生产时应考虑上述情况，优化程序 算法，保证装置的正常运行，以确保500 kV主网的 可靠运行。