分段死區(qū)故障處理方案研究

摘 要：500kV智能變電站220kV雙母線雙分段接線方式中，分段開關(guān)采用雙側(cè)配置分段CT優(yōu)化配置方式，為解決單套母差退出無法切除死區(qū)故障問題，提出母差失靈保護(hù)雙重化方案設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：母線保護(hù)；分段CT；死區(qū)故障

引言

智能變電站是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，是發(fā)、輸、變、配、用電和調(diào)度等智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)信息交互的關(guān)鍵支撐點(diǎn)[1][2]，智能變電站在數(shù)字化采樣方面，大多采用常規(guī)互感器+合并單元方案。

目前對雙母線、雙母線分段等接線，為防止母線保護(hù)因檢修退出失去保護(hù)，母線發(fā)生故障會危及系統(tǒng)穩(wěn)定和使事故擴(kuò)大時(shí)，母線保護(hù)采用雙重化配置方案[3]。

目前智能變電站雙母線分段接線分段CT繞組配置方案有單側(cè)配置與雙側(cè)配置兩種方式，結(jié)合兩種方式對雙套母線保護(hù)運(yùn)行時(shí)分段死區(qū)故障及單套母線保護(hù)退出時(shí)分段死區(qū)故障對比分析。

1 分段死區(qū)故障分析

分段斷路器與分段CT之間的地方，通常稱之為“死區(qū)”。目前母線故障和死區(qū)故障時(shí)使用最成熟的原理是帶比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)原理。

1.1 帶比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)原理[4]

對于雙母雙分段專用母聯(lián)接線的系統(tǒng)，母聯(lián)接入支路1，其CT 極性與各自的I 母一致。分段1接入支路23，分段2接入支路24。若分段采取單CT接入時(shí)務(wù)必保證分段CT極性與各自相連的母線一致。（圖1）

比率制動(dòng)式電流差動(dòng)保護(hù)的基本判據(jù)為：（圖4）

式中i1、i2、…、in為支路電流，K為制動(dòng)系數(shù)，I0為差動(dòng)電流門坎值。

如果大差和某段小差都滿足上述的動(dòng)作方程，判為母線內(nèi)部故障，母線保護(hù)動(dòng)作。

1.2 分段死區(qū)保護(hù)[5]

發(fā)生在母聯(lián)/分段CT與母聯(lián)/分段斷路器之間的故障被稱之為死區(qū)故障。以下以雙母線專用母聯(lián)接線為例對死區(qū)故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作行為進(jìn)行分析，雙母雙分段與此類似。

1.2.1 并列運(yùn)行死區(qū)故障。雙母線并列運(yùn)行發(fā)生死區(qū)故障時(shí)。Ⅰ母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開與Ⅰ母相聯(lián)的所有支路斷路器包括母聯(lián)斷路器。Ⅰ母差動(dòng)動(dòng)作后經(jīng)150ms固定延時(shí)檢查母聯(lián)跳位是否存在，若母聯(lián)跳位存在則軟件退出母聯(lián)CT電流。待母聯(lián)CT電流退出后，Ⅱ母差動(dòng)電流出現(xiàn)不平衡，致使Ⅱ母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開與Ⅱ母相聯(lián)的所有支路斷路器，至此死區(qū)故障被隔離。

1.2.2 分列運(yùn)行死區(qū)故障。雙母線分列運(yùn)行發(fā)生死區(qū)故障時(shí)。當(dāng)母線分列運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)跳位被判有效，母聯(lián)CT電流不計(jì)入Ⅰ母和Ⅱ母小差。若發(fā)生死區(qū)故障，則Ⅰ母差動(dòng)電流平衡而Ⅱ母差動(dòng)電流不平衡導(dǎo)致Ⅱ母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開與Ⅱ母相聯(lián)的所有支路斷路器。Ⅰ母和Ⅱ母分列運(yùn)行的判別條件為：Ⅰ母和Ⅱ母都處于運(yùn)行狀態(tài)、母聯(lián)跳位有效、母聯(lián)CT無流并且母聯(lián)分列運(yùn)行壓板投入。

1.3 雙母線分段接線工程雙套母線保護(hù)分段CT電流接入方式

目前雙母線分段接線分段CT繞組配置方案如圖2所示，分為單側(cè)配置與雙側(cè)配置兩種方案。

1.3.1 分段開關(guān)死區(qū)故障分析。分段開關(guān)單側(cè)CT死區(qū)故障分析：（1）并列運(yùn)行時(shí)。當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在分段開關(guān)與分段TA之間時(shí)，大差啟動(dòng)，3母小差不動(dòng)作，1母小差動(dòng)作跳1母線支路開關(guān)、分段開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)，但故障仍然存在。由于母差已經(jīng)動(dòng)作于1母，分段開關(guān)已經(jīng)跳開，大差不返回、分段TA有流，判死區(qū)故障，經(jīng)延時(shí)封分段TA，經(jīng)死區(qū)延時(shí)跳開3母線支路開關(guān)。（2）分列運(yùn)行時(shí)。因?yàn)榉侄蜹A已封，所以保護(hù)可以直接跳故障母線，避免了故障切除范圍的擴(kuò)大。（3）分析可知：并列運(yùn)行發(fā)生死區(qū)故障時(shí)，擴(kuò)大了停電范圍，同時(shí)未能瞬時(shí)切除故障，存在分段死區(qū)問題。

1、3、2分段開關(guān)雙側(cè)CT死區(qū)故障分析。（1）并列運(yùn)行時(shí)。A、B點(diǎn)故障，I（II）母線保護(hù)I、III（IV）母線保護(hù)II不動(dòng)作，I（II）母線保護(hù)II、III（IV）母線保護(hù)I動(dòng)作，切除I（II）或III（IV）母線上的所有元件、分段開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)。（2）分列運(yùn)行時(shí)。a點(diǎn)故障，I（II）母線保護(hù)I動(dòng)作切除切除I（II）母線上的所有元件；b點(diǎn)故障，III（IV）母線保護(hù)II動(dòng)作切除切除III（IV）母線上的所有元件；能避免故障切除范圍擴(kuò)大。（3）分析可知：不存在死區(qū)問題，但是如果交叉停用母線保護(hù)時(shí)，無法切除故障。

2 單套母線保護(hù)退出時(shí)分段死區(qū)故障的處理方案

2.1 單套母線保護(hù)退出時(shí)分段死區(qū)故障的問題分析

在220kVI、II母線保護(hù)II與220kVIII、IV母線保護(hù)I退出的情況下，此時(shí)分段斷路器DLF與分段流互之間的a或b點(diǎn)發(fā)生的故障對于在運(yùn)的220kVI、II母線保護(hù)I與220kVIII、IV母線保護(hù)II均為區(qū)外故障，死區(qū)故障無法切除。

2.2 處理方案

（1）避免220kVI、II母線保護(hù)II與220kVIII、IV母線保護(hù)I同時(shí)退出的運(yùn)行方式。（2）加強(qiáng)分段斷路器DLF與分段流互之間故障、分段間隔雙套配置的合并單元、智能終端等設(shè)備的故障巡檢，避免母線保護(hù)退出時(shí)發(fā)生故障或220kVI、II母線保護(hù)II與220kVIII、IV母線保護(hù)I同時(shí)無法正常工作的情況。（3）結(jié)論。建議設(shè)計(jì)中采用分段開關(guān)雙側(cè)CT配置，增加2個(gè)5P30繞組。（圖3）分析：采用分段開關(guān)CT交叉分別接入兩套裝置，則能避免出現(xiàn)分段死區(qū)問題。

參考文獻(xiàn)

[1]許曉惠.智能電網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]何光宇，孫英云.智能電網(wǎng)基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]GB/T14285-2006.繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會，2006.

[4]楊奇遜.微機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)[M].北京：水利電力出版社，1988.

[5]北京四方公司CSC-150E數(shù)字式母線保

護(hù)裝置說明書（0SF.450.105）_V1.00[Z].