旁路開關恢復備用過程中保護裝置報“容抗整定出錯”分析

韋 良，何 峰

（山東濟南供電公司，山東 濟南 250001）

0 引言

濟南供電公司220 kV變電站一次倒旁路操作過程中，準備將旁路開關恢復備用時，投入了該站許清線的RCS931保護裝置。當合上線路開關并準備拉開旁路開關時，該保護裝置發出了“容抗整定出錯”的報文，為保證電網的運行安全，運行人員立即停止了操作，并對該保護裝置及其工作原理、操作過程、系統的運行狀態進行了分析，最后正確的處理了該異常報文，并順利完成了旁路開關恢復備用的全部操作。

1 事件分析

1.1 操作過程及系統的運行狀態

該站的220 kV接線方式為雙母線帶旁路母線，系統運行接線如圖1所示，在旁路開關QF2由運行轉為熱備用時，許清線的RCS931縱聯差動保護發出了該異常信號。

圖1 許清線接線圖

圖1中許清線線路開關QF1及所屬刀閘和旁路開關QF2及所屬刀閘均在合位。此時相當于有兩臺開關并列為該出線供電，由于兩臺開關及其所屬刀閘均為同一型號，它們形成的電路電抗值近乎相等，則有：

1.2 差動保護與線路電容電流

作為濟南地區主干網架的220 kV輸電線路，由于輸電距離較長，使得線路的分布電容較大，等值容抗減少，由此可引起相當大的電容電流，對于輸電線路的電流差動保護，不僅影響故障暫態過程中計算出的電流相量精度，更主要的是電容電流的存在使線路兩端的測量電流不再滿足基爾霍夫電流定律，從而直接影響了保護的可靠性。因而，采取電容電流補償措施，把動作電流中的電容電流分量完全補償是非常必要的。

圖2 輸電線路的π型等值電路

分析高壓長線路上的繼電保護行為時，輸電線路必須采用分布計算［1］。而由分布參數電路可知，當無需研究均勻線各處的電壓、電流分布，而只需計算線路始端與終端電流、電壓關系時，可以將線路看作成一個四端口網絡，然后利用集中參數四端口的 T型或 π型等效電路來代替分布參數。長距離輸電線路的 π型等值電路如圖2所示，其中XL為線路的阻抗，XC為線路的容抗。則由圖中可知，線路的電容電流IC為：

因此，在正常運行狀況下，按照圖中的參考方向，兩側電流的向量合值為該線路的電容電流值。

1.3 RCS931差動保護躲過電容電流的方法

RCS931保護裝置是以分相電流差動為主保護的超高壓線路保護裝置，分相電流差動縱聯保護從原理上是最理想的保護方式，具有絕對的選擇性，不受系統震蕩的影響，不受運行方式的影響，受過渡電阻的影響小，本身具有選相功能。但是，用于長距離輸電線路時，就要考慮到線路分布電容電流的影響。而且在發生短路的時候，高頻分量電容電流與工頻電容電流疊加使電容電流增大很多，最容易造成保護誤動［2］。

該保護裝置的變化量差動繼電器、穩態1段相差動繼電器為瞬時動作，采用躲過“差動電流高定值”、4倍實測電容電流定值和4Un/XC1的大值的方式，抬高差動繼電器比率制動特性曲線中的起動電流的定值，來躲過短路瞬間高頻與工頻疊加電容電流的影響。穩態2段相差動繼電器動作設置了延時，采用躲過“差動電流低定值”、1.5倍實測電容電流定值和1.5 Un/XC1的大值以及保護加40 ms短延時動作的方式，經過這個延時高頻分量的電容電流已經得到很大的衰減，這樣比率制動特性曲線中的起動電流的定值就可以降低。又因為區外短路切除和線路空充時本線路穩態分量電容電流是額定電壓下的電容電流，區外短路時本線路穩態分量電容電流由于線路電壓的降低，是小于額定電壓下的電容電流的，因而用1.5倍的電容電流作為起動電流的定值再加40 ms延時就可以躲過電容電流的影響。

1.4 RCS931發容抗整定出錯的原因

根據RCS-931系列超高壓線路成套保護裝置ZL_XLBH0104.0612版 88頁，“容抗整定出錯”條件為：0.8倍的差動電流大于計算的電容電流且差動電流大于0.1倍額定電流延時400 ms報警。

根據該保護裝置的定值單，額定電壓Un為57.7 V，線路正序容抗XC1為800 Ω。則保護裝置的計算電容電流為：

當許清線本側的開關在合位而旁路開關在分位時，根據監控記錄，合上線路開關而旁路開關未拉開時，許清線本側的電流為43.1 A，旁路電流為43 A，許清線對變側的開關電流為86 A。根據保護定值單，本側電流互感器之比為 1 200/5，對側的電流互感器之比為 1 200/5。按照保護說明書77頁所述的整定規則，本側RCS931的“TA變比系數”整定為1，對側RCS931的“TA變比系數”同樣整定為1。

根據RCS-931系列超高壓線路成套保護裝置ZL_XLBH0104.0612版86頁的說明：

對側電流折算至本側用于差流比較的電流

本側用于差流比較的電流

此時本側保護計算的差流

差流的0.8倍

差流的0.8倍大于計算電容電流，滿足“容抗整定出錯的條件”，所以保護裝置會發出“容抗整定出錯”的報文。

而在拉開旁路開關后，許清線本側和對側的電流近乎相等，差流為0，不滿足“容抗整定出錯的條件”，因此保護裝置會復歸該報文。

2 保護動作分析

RCS931系列超高壓線路成套保護裝置中，只有“TA斷線”或“長期有差流”引起裝置異常報警，且“TA斷線閉鎖差動”控制字整定為“1”時，才閉鎖差動保護。該裝置的控制字中“TA斷線閉鎖差動”整定為“0”，所以差動保護在當時是有效的，“容抗整定出錯”引起的異常報文不閉鎖差動主保護。

查看該線路的定值單，該保護裝置的差動高值為：1.2 A，差動低值為0.68 A，保護計算的差流值小于保護的啟動值。因此，在當時的情況下許清線的RCS931保護裝置不會誤動作。

3 結論

倒閘操作的過程中，線路開關和旁路開關并列時，流過線路本側開關和對側開關的電流相差較大，是造成保護裝置發出“容抗整定出錯”異常信號的根本原因。而由“容抗整定出錯”引起的裝置異常不會閉鎖差動保護，因此該線路的RCS931保護裝置有主保護在運行，并且不會誤動作。