11型微機零序保護拒動分析

摘要：由鶴崗電業局11型微機保護歷史事故教訓，總結出11型微機保護如果經大電阻接地故障，零序保護受3U0閉鎖值影響，將造成11型微機保護零序元件拒動，建議措施退出3U0突變量閉鎖及零序末段方向元件，并簡述工頻變化量方向元件新原理，彌補11型微機保護零序方向元件存在死區缺陷。

關鍵詞：微機保護 零序保護 3U0突變量閉鎖 零序功率方向 工頻變化量方向

0 引言

11型微機線路保護裝置是由單片機實現的數字式高壓線路保護裝置，主要由相間、接地距離保護、零序電流方向保護及三相一次重合閘構成，具有著常規保護所無法比擬的高可靠性，但是如果由于使用上的不當，又會引起不應發生的事故，給電力系統安全運行帶來威脅。1998年的3月和1998年的6月，在鶴崗局金山一次變及伊春一次變各發生一次接地故障，因3U0閉鎖問題使用不當，造成11型微機保護的零序元件拒動，從兩次110KV線路接地故障后的11型微機保護報告分析，具有一定的代表性，因此，本文就此問題進行深入的探討。

1 11型線路微機保護裝置存在的問題

1998年1月，鶴崗局金山一次變新投，該變電所110kV線路保護均為許繼公司生產的WXH-11/F型微機保護，在保護投運前的檢驗中，繼電人員發現，用微機試驗儀模擬較大電阻接地故障時，總是發生零序保護拒動現象。當時，繼電人員經多次試驗后比較分析，零序保護拒動與定值中投入3U0突變量閉鎖有關，因為它是零序保護動作的門檻，說明書中解釋其功能為：為防止CT斷線及電壓回路不平衡分量較大，引起靈敏的零序末段誤動而設，但說明書中的3U0突變量閉鎖值固定為2V，而我們模擬的單相接地故障經WXH-11/F保護采樣報告3U0=UA+UB+UC計算已達到6V左右，再經過在幾套同型號11型微機保護上多次模擬同樣的故障，證明11型微機保護的3U0突變量閉鎖值的確與說明書中不符，3U0突變量閉鎖門檻在6.2~6.8V不等，即使采用模擬PT斷線后，由WXH-11/F外部3U0位置加入零序保護門檻電壓的方法，3U0突變量閉鎖值也在6V左右，居高不下。但考慮到該保護未經歷過實際故障檢驗，本著試驗的目的，我們在負荷波動較大的電源線路上投入了3U0突變量閉鎖功能。

2 3U0突變量閉鎖功能造成保護拒動分析

1998年的3月，由于伐木工人在鶴崗局110kV鹿山線附近伐樹，倒下的樹枝與線路距離較近造成瞬間放電，雖然故障點在110kV鹿山線兩側零序I段范圍內，但金山一次變側，卻由于弧光電阻，大樹及巖石地面電阻較高，造成110kV鹿山線11型微機保護零序I段被3U0閉鎖，不能出口，而鹿林山一次變側110kV鹿山線配置的電磁式電流繼電器（DL-21\\C）和整流型功率繼電器（BG-13B型）共同組成的110kV零序保護跳閘，零序I段正常出口，雖然只是一側跳閘，不能切斷故障，但好在樹木倒下后，故障自行消失，因而鹿林山一次變側重合成功。該鹿、金一次系統聯絡圖如圖1：

結合山區地理特征，為防止類似事故再次發生，于11型微機保護拒跳當日將金山一次變、伊春一次變所有11型微機保護3U0突變量閉鎖功能退出。

3 3U0最小動作電壓過高造成保護拒動分析

經歷了1998年3月的11型微機保護拒動及采取的相應措施，本以為零序保護與3U0閉鎖不會再有任何關系，可是發生在1998年6月伊春一次變（與金山一次變同時投運）的一次單相接地故障，北京自動化設備研究廠的WXB-11 /E型微機保護經方向控制的零序Ⅳ段再次拒動，又引出3U0閉鎖問題，當時伊、錦一次系統聯絡圖如圖2：

110kV伊錦線以下運行線路屬于用戶系統，當110kV伊錦線區外遠方接地故障時，由于用戶不按定值要求整定定值，保護不能按照選擇性切除故障，造成保護層層越級，故障本應由110kV用戶系統切除，但110kV用戶系統定值整定過大，故障擴大到110kV伊錦線零序Ⅳ段（故障時3I0為2.2A ，110kV伊錦線微機保護零序Ⅳ段定值1.5A，時間1.5秒），但110kV伊錦線11型微機保護零序Ⅳ段拒動，故障又擴大到110kV總授，迫使伊春一次變110kV總授由主變電磁式電流繼電器（DL-21\\C）和整流型功率繼電器（BG-13B型）共同組成的110kV零序Ⅱ段保護跳閘（故障時3I0為2.2A ，主變110kV零序Ⅱ段1.7A，時間2.0秒），擴大停電范圍，可結合伊、錦一次系統聯絡圖圖2分析。再利用110kV故障錄波圖及WXH-11/E微機保護采樣報告分析，故障時3U0為1.6V，故障時3I0為2.2A，從故障時零序電流來看，伊錦線零序Ⅳ段和主變零序Ⅱ段均達到定值，（110kV伊錦線零序Ⅳ段本應先于主變110kV零序Ⅱ段動作卻未動作，因為110kV伊錦線零序Ⅳ段動作時限較主變110kV零序Ⅱ段時限短一個時限級差0.5秒），既然伊錦線零序Ⅳ段沒有出口，肯定又和3U0門檻有關，，有過上次的經驗又經過類似上次的檢驗，發現3U0門檻仍然高達1.8 ~1.9V，使實際故障時WXH-11/E保護3U0無法越過門檻，而說明書中稱投入零序方向后，其方向元件最小動作電壓僅為1V固定，與實際相差較遠，返回來再校驗主變的110kV零序功率方向繼電器（BG-13B型），其最小動作電壓為1.3V，實際故障時3U0正好大于該主變零序功率繼電器門檻，而小于110KV伊錦線WXH—11/E零序保護門檻，因此主變零序保護可以正常出口，而110kV伊錦線WXH—11/E零序保護不能出口。發現了問題并不是最終目的，關鍵是有一個方法解決問題，經過分析，一致認為應該一改過去110kV 系統零序保護必須經方向控制的原則，尤其是聯網線路，應選擇零序末段退出方向的方法，避免長時間的故障不能切除引起振蕩或越級，在拒動與誤動之間，應選擇誤動，何況零序末段退出方向并不一定意味著誤動，例如圖2退出方向的110kV伊錦線零序Ⅳ段，從時間上它可以躲開相鄰線路的出口故障，而且220kV系統均有全線速動的高頻保護，更不必擔憂，況且能于110kV總授零序Ⅱ段動作前切除聯網電源，既避免了擴大停電范圍，又保障了穩定性。

問題是零序Ⅳ段退出3U0突變量閉鎖值后，再退出方向閉鎖，在發生CT二次回路斷線后，易造成靈敏的零序Ⅳ段誤動，為此，在退出方向后的零序末段保護，在現場對運行人員予以特殊交代：每次合切開關后，投入該運行線路保護前，無論二次回路是否有過作業，均應先停用零序Ⅳ段壓板，待保護自檢及手動采樣分析正常后，方可投入零序Ⅳ段保護壓板。

4 建議

基于投入零序方向的11型微機保護存在固有閉鎖值偏高的缺陷，我們建議廠家將版本升級，在原方向元件投入基礎上，以或關系并入可以反應任何故障類型的工頻變化量方向原理，該工頻變化量繼電器具有明確的方向性，而且方向元件具有不受負荷電流影響，躲振蕩、抗過渡電阻能力強等諸多優點，應是彌補目前11型微機保護方向元件存在死區缺陷的可行方案。

參考文獻：

[1]崔家佩.電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算.中國電力出版社，1993.

[2]高永昌.電力系統繼電保護.水利電力出版社，1988.

[3]WXH-11/F型微機保護產品技術說明書.許昌繼電器廠，1998.