220kV母線故障時(shí)線路縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作行為分析

摘要：以雙母線接線方式下發(fā)生母線單相接地故障為例，分析了接于母線上各種原理縱聯(lián)保護(hù)的動(dòng)作邏輯。通過分析，熟悉母線故障時(shí)變電站縱聯(lián)保護(hù)的動(dòng)作行為，在出現(xiàn)此類故障時(shí)，能夠迅速做出判斷，分析動(dòng)作結(jié)果。

關(guān)鍵詞：母線故障 縱聯(lián)保護(hù) 動(dòng)作邏輯

0 引言

母線為系統(tǒng)的靈活運(yùn)行提供了方便，但發(fā)生故障造成的后果卻很嚴(yán)重。雖然母線發(fā)生故障的概率很小，但對系統(tǒng)的沖擊很大。當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，最少要損失一條母線，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性將會(huì)嚴(yán)重降低。母線故障后，迅速判斷故障性質(zhì)，采取措施彌補(bǔ)損失，將是第一要?jiǎng)?wù)，對繼電保護(hù)工作者尤為重要。下面將以某變電站母線故障為例，說明不同原理的線路縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作邏輯，便于此類故障的分析。

1 事故前系統(tǒng)運(yùn)行方式

雙母線并列運(yùn)行，771線路和773線路接于I母，772線路和774線路接于II母，所有線路均在運(yùn)行狀態(tài)。

2 保護(hù)的配置

母線差動(dòng)保護(hù)為微機(jī)型母線差動(dòng)保護(hù)，配置獨(dú)立母聯(lián)過流保護(hù)。771線路和772線路第一套主保護(hù)為允許式縱聯(lián)方向+縱聯(lián)零序，第二套主保護(hù)為允許式縱聯(lián)距離+縱聯(lián)零序，773線路和774線路第一套主保護(hù)為光纖縱差保護(hù)，第二套主保護(hù)為閉鎖式縱聯(lián)距離+縱聯(lián)零序。

3 事故過程

A變電站I母線A相發(fā)生接地故障，母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開母聯(lián)700斷路器和接于I母線的771斷路器和773斷路器，故障點(diǎn)被隔離。

4 保護(hù)動(dòng)作情況

根據(jù)故障報(bào)告可知，8ms時(shí)母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，26ms時(shí)線路保護(hù)的TJR繼電器動(dòng)作。

4.1本側(cè) 母線保護(hù)：差動(dòng)1動(dòng)作，差動(dòng)1開放，失靈1開放；771線路保護(hù)：保護(hù)啟動(dòng)，開關(guān)三跳不重合；773線路保護(hù)：保護(hù)啟動(dòng)，開關(guān)三跳不重合；772線路保護(hù)：保護(hù)啟動(dòng)；774線路保護(hù)：保護(hù)啟動(dòng)。

4.2 對側(cè) 771線路保護(hù)：縱聯(lián)方向動(dòng)作，縱聯(lián)距離動(dòng)作，縱聯(lián)零序動(dòng)作，開關(guān)單跳重合成功；773線路保護(hù)：遠(yuǎn)跳動(dòng)作，縱聯(lián)距離動(dòng)作，縱聯(lián)零序動(dòng)作，開關(guān)三跳不重合；772線路保護(hù)：保護(hù)啟動(dòng)；774線路保護(hù)：保護(hù)啟動(dòng)。

5 各線路縱聯(lián)保護(hù)在母線故障時(shí)的動(dòng)作行為分析

由于故障發(fā)生在本側(cè)I母，接于II母的線路保護(hù)兩側(cè)均啟動(dòng)而保護(hù)不動(dòng)作，I母的771線路和773線路保護(hù)啟動(dòng)，由母差保護(hù)動(dòng)作三相跳閘出口不重合。所以，下面僅分析線路771和線路773對側(cè)縱聯(lián)保護(hù)的動(dòng)作情況。

5.1 允許式縱聯(lián)方向保護(hù)（見圖2） 縱聯(lián)方向保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)選相動(dòng)作。母線發(fā)生故障時(shí)（0ms），本側(cè)保護(hù)啟動(dòng)，故障點(diǎn)在線路保護(hù)的反方向，反方向元件動(dòng)作，正方向元件不動(dòng)作，不發(fā)允許信號；對側(cè)保護(hù)啟動(dòng)，故障點(diǎn)在正方向保護(hù)范圍內(nèi)，正方向元件動(dòng)作，反方向元件不動(dòng)作，發(fā)允許信號。本側(cè)方向元件不滿足動(dòng)作條件，對側(cè)收不到允許信號，兩側(cè)保護(hù)均不動(dòng)作。8ms時(shí)母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，26ms操作箱TJR繼電器節(jié)點(diǎn)閉合，本側(cè)保護(hù)開入量“其他保護(hù)動(dòng)作停信”由0變?yōu)?，此時(shí)本側(cè)向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)允許信號。開關(guān)的固有動(dòng)作時(shí)間最短也需40ms，所以本側(cè)故障被隔離最短也需66ms左右，而允許信號在26ms左右發(fā)出，對側(cè)收到允許信號時(shí)故障點(diǎn)還未被隔離，滿足動(dòng)作條件，保護(hù)選相跳閘。

本例中縱聯(lián)方向保護(hù)動(dòng)作，出口跳閘，那是否對于所有的縱聯(lián)方向保護(hù)，在此種故障時(shí)一定動(dòng)作呢？答案是否定的。由于突變量方向保護(hù)僅在故障發(fā)生后3個(gè)周波（60ms）內(nèi)動(dòng)作，之后便返回，若本側(cè)母差保護(hù)動(dòng)作較慢，TJR繼電器接點(diǎn)閉合的時(shí)間在60ms左右，則此時(shí)對側(cè)的突變量方向元件已經(jīng)返回，對側(cè)的突變量方向保護(hù)將不再動(dòng)作。

若故障發(fā)生在開關(guān)與TA之間，本側(cè)跳閘后故障仍然存在，對側(cè)將重合于故障，三相跳閘。（針對于后一種情況，仍可由零序保護(hù)動(dòng)作。）若發(fā)生相間短路，零序保護(hù)不動(dòng)作，而本側(cè)的方向元件已經(jīng)返回，不能快速切除故障，只能由距離II段動(dòng)作切除故障，將危害系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5.2 允許式縱聯(lián)距離保護(hù)（見圖3） 縱聯(lián)距離保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)選相動(dòng)作。母線發(fā)生故障時(shí)（0ms），本側(cè)保護(hù)啟動(dòng)，故障點(diǎn)在線路保護(hù)的反方向，距離元件不動(dòng)作，不發(fā)允許信號；對側(cè)保護(hù)啟動(dòng)，故障點(diǎn)在保護(hù)范圍內(nèi)，距離元件動(dòng)作，發(fā)允許信號。本側(cè)距離元件不滿足動(dòng)作條件，對側(cè)收不到允許信號，兩側(cè)的線路保護(hù)均不動(dòng)作。8ms時(shí)母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，26ms操作箱TJR繼電器節(jié)點(diǎn)閉合，本側(cè)保護(hù)開入量“其他保護(hù)動(dòng)作停信”由0變?yōu)?，此時(shí)本側(cè)向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)允許信號。對側(cè)收到允許信號時(shí)故障點(diǎn)還未被隔離，滿足動(dòng)作條件，保護(hù)選相動(dòng)作。所以對側(cè)771開關(guān)單跳并重合成功。

5.3 閉鎖式縱聯(lián)距離保護(hù)（見圖4） 縱聯(lián)距離保護(hù)滿足動(dòng)作條件，保護(hù)選相動(dòng)作。母線發(fā)生故障時(shí)（0ms），本側(cè)保護(hù)啟動(dòng)，發(fā)閉鎖信號，故障點(diǎn)在線路保護(hù)的反方向，距離元件不動(dòng)作，繼續(xù)發(fā)閉鎖信號；對側(cè)保護(hù)啟動(dòng)，發(fā)閉鎖信號，故障點(diǎn)在正方向保護(hù)范圍內(nèi)，距離元件動(dòng)作，停發(fā)閉鎖信號，由于本側(cè)繼續(xù)發(fā)閉鎖信號，閉鎖兩側(cè)高頻距離保護(hù)。8ms時(shí)母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，26ms操作箱TJR繼電器節(jié)點(diǎn)閉合，本側(cè)保護(hù)開入量“其他保護(hù)動(dòng)作停信”由0變?yōu)?，停發(fā)閉鎖信號。對側(cè)的高頻保護(hù)仍能感受到故障而處于動(dòng)作狀態(tài)，當(dāng)收不到本側(cè)的閉鎖信號，滿足動(dòng)作條件，保護(hù)選相動(dòng)作。

5.4 光纖差動(dòng)保護(hù) 遠(yuǎn)跳保護(hù)出口，三相跳閘不重合。母線發(fā)生故障時(shí)（0ms），本側(cè)保護(hù)啟動(dòng)，故障點(diǎn)在差動(dòng)保護(hù)區(qū)外，兩側(cè)的差流元件均不動(dòng)作，所以兩側(cè)差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作，僅啟動(dòng)元件動(dòng)作。8ms時(shí)母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，26ms操作箱TJR繼電器接點(diǎn)閉合，本側(cè)保護(hù)開入量“發(fā)遠(yuǎn)跳”由0變?yōu)?，給對側(cè)遠(yuǎn)跳信號。對側(cè)保護(hù)收到本側(cè)的“發(fā)遠(yuǎn)跳”，經(jīng)本側(cè)啟動(dòng)，遠(yuǎn)跳保護(hù)動(dòng)作出口。所以對側(cè)773開關(guān)三相跳閘不重合。

5.5 縱聯(lián)零序保護(hù) 當(dāng)發(fā)生不接地故障時(shí)，零序保護(hù)不動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，動(dòng)作邏輯分別與高頻閉鎖式距離保護(hù)和光纖允許式距離保護(hù)類似。

6 結(jié)束語

母線故障時(shí)，線路保護(hù)的動(dòng)作情況會(huì)不一致，這是保護(hù)原理決定的，而不一定就是回路問題或是原理缺陷。本文分析了閉鎖式縱聯(lián)距離、允許式縱聯(lián)方向、允許式縱聯(lián)距離、光纖差動(dòng)保護(hù)在母線故障時(shí)的動(dòng)作行為，在變電站發(fā)生母線故障時(shí)，能迅速做出正確判斷，采取措施快速恢復(fù)供電。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材，國家電力調(diào)度通信中心，北京，中國電力出版社，2009.

[2]RCS-900系列微機(jī)線路微機(jī)線路保護(hù)裝置技術(shù)說明書，南瑞繼保，南京，2007.

作者簡介：郭世飛（1974-）男，安徽淮北人，漢族，大學(xué)本科，高級技師，從事繼電保護(hù)安裝調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)。高麗（1980-）女，安徽淮北人，漢族，大學(xué)本科，工程師，從事繼電保護(hù)安裝調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文