洛河電廠SEL-321保護(hù)開入量抗干擾試驗(yàn)

摘要:洛河電廠三臺(tái)500KV開關(guān)采用美國(guó)SEL公司的SEL-321保護(hù)，這是一種微機(jī)型的線路保護(hù)，該保護(hù)運(yùn)行狀況良好，但其開入量動(dòng)作較低，1999年洛河電廠5303線在單相故障情況下，因開入量不能躲過干擾，造成保護(hù)誤跳三相，后為了盡快送電，采取了臨時(shí)的應(yīng)急措施，經(jīng)過試驗(yàn)后保護(hù)投入運(yùn)行。保護(hù)投運(yùn)后，運(yùn)行一直較穩(wěn)定。2005年華東電網(wǎng)下令對(duì)SEL-321保護(hù)的開入量執(zhí)行反措，反措執(zhí)行后，SEL-321保護(hù)的開入量動(dòng)作值已滿足反措的要求，廠家人員指出已不需要1999年所做的反措。為了驗(yàn)證SEL-321保護(hù)是否能躲過干擾，我們利用500KV線路停電的機(jī)會(huì)進(jìn)行了錄波試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證明，執(zhí)行反措后的SEL-321保護(hù)可以躲過干擾，因此對(duì)1999年所做的臨時(shí)反措進(jìn)行了拆除。

關(guān)鍵詞:發(fā)電廠 SEL321線路保護(hù) 開入量 抗干擾試驗(yàn) 分析

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào)：1674-098X(2011)12(c)-0000-00

洛河電廠有兩條500KV線路開關(guān)洛肥5301線、洛平5303線和一臺(tái)母聯(lián)兼旁路開關(guān)5015第一套高頻距離保護(hù)采用的是美國(guó)SEL公司的SEL-321微機(jī)線路保護(hù)，第二套高頻距離保護(hù)采用的是美國(guó)GE公司的集成電路線路保護(hù)TLS-9002。1999年8月4日18點(diǎn)59分5303線A相避雷器爆炸，雙高頻保護(hù)動(dòng)作，先是A相斷路器跳閘，隨后三相跳閘，未進(jìn)行重合，經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)是洛河電廠SEL-321誤動(dòng)作出口，發(fā)現(xiàn)在開關(guān)單跳后，開入量IN7動(dòng)作（開放三跳開入量，該開入量設(shè)置為無開入時(shí)保護(hù)發(fā)單跳令，有開入時(shí)保護(hù)發(fā)三跳令），根據(jù)當(dāng)時(shí)保護(hù)動(dòng)作情況，故障錄波圖及開關(guān)動(dòng)作情況分析，開入量IN7不應(yīng)有開入量。隨后保護(hù)廠家及華東電網(wǎng)保護(hù)處等人員利用線路停電機(jī)會(huì)，進(jìn)行了多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在開關(guān)每次單跳時(shí)，單相斷路器輔助觸點(diǎn)切斷跳閘線圈電流的瞬間，跳閘線圈中的儲(chǔ)存的能量需釋放，通過雜散電容（導(dǎo)線間耦合電容C，抗干擾電容C）形成高頻諧振回路，將C充電到高電壓，電容C上的電壓和電源電壓，使初始拉開的輔助觸點(diǎn)閃絡(luò)（冒火），直到觸點(diǎn)距離拉大而終止，每次觸點(diǎn)冒火，都會(huì)在回路中產(chǎn)生暫態(tài)干擾，通過電磁耦合對(duì)同一電源系統(tǒng)相近的其他回路產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，光耦開入量IN7對(duì)外接線同微機(jī)保護(hù)屏到斷路器的A、B、C相跳閘控制電纜(線長(zhǎng)約400m)，在保護(hù)屏內(nèi)的小線是扎在一起的，因而，斷路器輔助觸點(diǎn)切斷跳閘線圈電流瞬間產(chǎn)生高頻干擾，通過相近的線間電容C，耦合到光耦開入量IN7的干擾電壓很高，幅值超過110V的動(dòng)作時(shí)間有5-10ms，光耦的動(dòng)作電壓為30％-50％UN，保護(hù)內(nèi)部延時(shí)6.25 ms ，保護(hù)裝置有時(shí)不能躲過干擾，就會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。為了盡快恢復(fù)送電，當(dāng)時(shí)采取了臨時(shí)的應(yīng)急措施，就是將開入量IN7與備用的開入量IN6并接，以此來降低干擾電壓的作用，經(jīng)過試驗(yàn)干擾電壓大幅下降，保護(hù)經(jīng)過多次試驗(yàn)未發(fā)生誤動(dòng)的情況，線路及保護(hù)投入運(yùn)行，保護(hù)運(yùn)行后，運(yùn)行狀態(tài)良好，未再發(fā)生誤動(dòng)。

2005年6月華東電網(wǎng)下令對(duì)洛河電廠的SEL-321保護(hù)執(zhí)行反措，將洛河電廠洛平5303線路、洛肥5301線路、母聯(lián)兼旁路開關(guān)5015開關(guān)的SEL-321保護(hù)的I/O板進(jìn)行更換，將原I/O板的光耦的動(dòng)作電壓提高到50％-70％UN，這樣就可以滿足反措的要求，提高保護(hù)的抗干擾性能。SEL-321保護(hù)升級(jí)后，我們向廠家技術(shù)人員進(jìn)行咨詢，是否保留1999年所做的臨時(shí)應(yīng)急措施，廠家技術(shù)人員答復(fù)保護(hù)I/O板更換后，保護(hù)性能已完全滿足要求，不需要臨時(shí)應(yīng)急措施。為了驗(yàn)證SEL-321保護(hù)在開關(guān)單相跳閘時(shí)，開入量能否躲過單相斷路器輔助觸點(diǎn)切斷跳閘線圈電流時(shí)產(chǎn)生的干擾，而不發(fā)生誤動(dòng)，我們利用洛肥5301線路停電的機(jī)會(huì)，對(duì)該線路的SEL-321保護(hù)進(jìn)行了帶開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)，并對(duì)開放三跳開入量IN7進(jìn)行了錄波。試驗(yàn)用的微機(jī)保護(hù)綜合測(cè)試儀是VENUS330，故障時(shí)間設(shè)為90 ms，對(duì)開入量IN7錄波采用TDS3052B型記憶式示波器。我們對(duì)線路A、B、C相斷路器進(jìn)行了多次跳閘錄波，錄波顯示，在開關(guān)單相跳閘時(shí)，開放三跳開入量IN7均有較大的干擾電壓，最高電壓甚至達(dá)到140V，但維持時(shí)間很短，一般2-3 ms就會(huì)衰減到110V以下，而更換I/O板后SEL-321保護(hù)的開入量動(dòng)作電壓一般為135V左右，最低的動(dòng)作電壓也在127V，而且SEL-321保護(hù)本身光耦也6ms的延時(shí)，這樣的干擾是不會(huì)引起開放三跳開入量IN7的誤動(dòng)的，從事實(shí)開關(guān)的動(dòng)作情況來看，保護(hù)每次均正確動(dòng)作，單相跳閘，并重合成功，未發(fā)生誤跳三相的情況，根據(jù)這種試驗(yàn)結(jié)果，我們拆除了1999年所做的臨時(shí)反措進(jìn)行了拆除。

圖1是開入量IN7的故障錄波圖，從圖中可以看出干擾電壓達(dá)至使IN7動(dòng)作的電壓的時(shí)間很短，不超過1ms，達(dá)到110V的時(shí)間，也不過3ms的時(shí)間。

圖2是用微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)試儀模擬B相故障時(shí)，保護(hù)裝置的動(dòng)作錄波圖。圖中IN1、IN2、IN3分別是洛肥5301線路的開關(guān)的輔助接點(diǎn)，藍(lán)色的粗線表示為開關(guān)在合閘位置，細(xì)線表示開關(guān)在斷開位置。ZG1、ZG2、ZG3、ZG4分別表示距離保護(hù)1、2、3、4段保護(hù)的動(dòng)作情況，距離保護(hù)1、2、4段是正向保護(hù)段，距離保護(hù)3段是反向閉鎖段，藍(lán)色的粗線表示保護(hù)動(dòng)作，細(xì)線表示保護(hù)未動(dòng)作或已經(jīng)返回。IN7是開放三跳開入量，藍(lán)色的粗線表示開入量有輸入（即開入量已動(dòng)作），細(xì)線表示開入量無輸入（即開入量未動(dòng)作）。OUT4是B相開關(guān)跳閘出口接點(diǎn)，藍(lán)色的粗線表示跳閘出口動(dòng)作，細(xì)線表示跳閘出口未動(dòng)作或已經(jīng)返回。從圖中可以很清楚的看出保護(hù)的動(dòng)作情況，故障開始后，B相電壓大幅下降，B相電流大幅上升達(dá)1200A左右，故障開始后40ms距離2、4段動(dòng)作，約5ms后，距離保護(hù)1段動(dòng)作，同時(shí)B相跳閘出口也動(dòng)作，B相跳閘出口動(dòng)作后約30ms，B相開關(guān)跳開，因微機(jī)綜合測(cè)試儀未接入反饋開入量，所以當(dāng)B相開關(guān)跳閘后，B相的故障電流、電壓仍未消失，直到設(shè)定的故障時(shí)間到了（也即故障后約90ms），B相故障電流、故障電壓均到零，距離保護(hù)1、2、4段均返回。而開放三跳開入量IN7是B相斷路器跳開后約56ms時(shí)動(dòng)作，此時(shí)已重合閘已啟動(dòng)，開關(guān)在非全相運(yùn)行狀態(tài)，如果健全相再發(fā)生故障，即使是單相故障，保護(hù)也應(yīng)出口三跳，IN7此時(shí)動(dòng)作是正確的，完全符合保護(hù)的動(dòng)作邏輯。

1999年8月4日洛平5303線SEL-321保護(hù)誤動(dòng)時(shí)，一是因?yàn)殚_放三跳開入量IN7在故障后75ms因未躲過干擾而動(dòng)作，另一個(gè)原因是同時(shí)距離保護(hù)1段動(dòng)作未返回，因此SEL-321保護(hù)又發(fā)出了三跳令，跳開了B、C兩相斷路器，距離保護(hù)1段是在故障后約85ms返回。而根據(jù)當(dāng)時(shí)500KV系統(tǒng)故障錄波器的錄波數(shù)據(jù)，故障發(fā)生后70ms，故障電流就已切除，即微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部產(chǎn)生了約15ms的延時(shí)，使保護(hù)的返回時(shí)間比一次電流消失的時(shí)間長(zhǎng)了約15ms，如果當(dāng)時(shí)距離保護(hù)I段能在一次電流消失時(shí)，立即返回，即使開放三跳開入量動(dòng)作，SEL-321保護(hù)也不會(huì)誤跳三相。從本次微機(jī)保護(hù)本身錄波圖可以看出，在B相故障電流、故障電壓消失后，距離1段約延時(shí)約3ms，距離2、4段約延時(shí)了5ms返回，保護(hù)的返回時(shí)間與故障電流消失的時(shí)間相比，保護(hù)的返回應(yīng)該說還是比較及時(shí)的，為何在1999年誤動(dòng)時(shí)，SEL-321保護(hù)會(huì)產(chǎn)生如此大的延時(shí)，這個(gè)問題還值得進(jìn)一步的研究。

從本次試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，開關(guān)操作對(duì)保護(hù)裝置的影響是十分大的，在保護(hù)的開入回路產(chǎn)生幅值很大的干擾電壓，最高達(dá)到了140V，但維持時(shí)間極短，衰減很快，因此我國(guó)規(guī)定在開入量的動(dòng)作電壓應(yīng)達(dá)到額定電壓的50℅-70℅，對(duì)保護(hù)裝置抗干擾有很大作用。國(guó)外的保護(hù)廠家是做保護(hù)的理念與國(guó)內(nèi)不同，因此國(guó)外的保護(hù)裝置的開入量動(dòng)作電壓往往很低，我們?cè)谑褂脟?guó)外的保護(hù)產(chǎn)品，要特別注意這個(gè)問題，但有些國(guó)外保護(hù)動(dòng)作電壓雖然低，動(dòng)作功率較大，也能很好的躲過外部干擾。另外，開入量動(dòng)作應(yīng)有一定延時(shí)，這也利于保護(hù)裝置躲過干擾電壓，在SEL公司的SEL-351保護(hù)裝置中，可以自由設(shè)定保護(hù)開入量動(dòng)作延時(shí)，用戶使用起來十分方便。而SEL-321保護(hù)不能自由設(shè)定開入量的延時(shí)，其內(nèi)部延時(shí)是保護(hù)本身固有的，如果用戶想改變延時(shí)就十分困難。微機(jī)保護(hù)的抗干擾問題一直是保護(hù)廠家考慮的重要問題，作為保護(hù)裝置的最終用戶也必須十分重視，在施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按工藝標(biāo)準(zhǔn)施工，尤其要重視屏蔽電纜的兩端接地問題和保護(hù)屏的接地問題，同時(shí)在屏內(nèi)接線時(shí)，也不要將電纜整理得十分整齊，并用扎線繩緊緊扎在一起，這對(duì)保護(hù)裝置的抗干擾都是不利的。電氣專業(yè)電纜施工習(xí)慣是在保護(hù)屏底部就將屏蔽層及絕緣護(hù)套剝?nèi)ィ鵁峥貙I(yè)DCS電纜施工時(shí)，要求將電纜進(jìn)端子柜后，底部做接地線后，絕緣護(hù)套及屏蔽層均不破壞，電纜到端子附近后，只剝?nèi)ド僭S絕緣護(hù)套及屏蔽層進(jìn)行接線，熱工這種施工工藝，對(duì)抗干擾更為有利。

參考文獻(xiàn)

[1] 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)典型故障分析

[2] SEL 321技術(shù)說明書