220 kV線路保護(hù)動(dòng)作的行為分析

莊鳳華

(廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，福建 廈門 361000)

220 kV線路保護(hù)動(dòng)作的行為分析

莊鳳華

(廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，福建 廈門 361000)

針對某電廠220 kV線路跳閘時(shí)2套保護(hù)動(dòng)作結(jié)果不一致情況，調(diào)用了故障錄波數(shù)據(jù)，采用對稱分量法并結(jié)合相量圖對其進(jìn)行分析，找出了動(dòng)作結(jié)果不同的根本原因，提出了針對特殊故障保護(hù)動(dòng)作行為的分析方法，對現(xiàn)場故障分析具有一定的借鑒意義。

兩相接地短路；對稱分量法；相量圖；故障錄波

0 引言

220 kV及以上電壓等級(jí)線路都應(yīng)配置2套不同原理的主保護(hù)；當(dāng)系統(tǒng)故障2套保護(hù)動(dòng)作結(jié)果不一致時(shí)，應(yīng)結(jié)合保護(hù)的基本原理，并根據(jù)實(shí)際故障情況進(jìn)行深入分析，切不可根據(jù)保護(hù)的動(dòng)作結(jié)果直接簡單判斷保護(hù)動(dòng)作是否正確。

1 事故經(jīng)過

某電廠220 kV線路部分主接線如圖1所示。

事故發(fā)生前的運(yùn)行方式為：嵩京Ⅰ路223、嵩山Ⅰ路225掛Ⅰ段母線運(yùn)行；嵩禾Ⅰ路227掛Ⅲ段母線運(yùn)行；嵩京Ⅱ路224、嵩山Ⅱ路226掛Ⅱ段母線運(yùn)行；嵩禾Ⅱ路228掛Ⅳ段母線運(yùn)行；母聯(lián)22M，22K及母分22O，22W全部處于合位。

2016-09-14，嵩禾Ⅱ路228開關(guān)受臺(tái)風(fēng)影響，運(yùn)行中三相跳閘(228線路保護(hù)配置：2套配置，分別為南瑞繼保RCS-931及RCS-902微機(jī)保護(hù))。

報(bào)警信息及保護(hù)動(dòng)作如下：

RCS-931裝置：電流差動(dòng)保護(hù)，故障相別為B，C相，TA，TB，TC跳閘燈亮；

RCS-902裝置：縱聯(lián)距離、縱聯(lián)零序保護(hù)動(dòng)作，故障相別為B相，TB跳閘燈亮；

調(diào)出各保護(hù)裝置跳閘報(bào)告，如表1所示。

保護(hù)定值如表2，3所示。

2 保護(hù)動(dòng)作行為分析

2.1 RCS-931保護(hù)動(dòng)作行為分析

2．1．1 動(dòng)作波形圖

B，C兩相故障電流較大且相位基本相反，A相電流為0，存在一定的零序電流，A相電壓基本無變化，故障時(shí)B，C電壓明顯降低。保護(hù)啟動(dòng)9 ms后發(fā)出跳A，B，C指令，故障電流持續(xù)時(shí)間大約為50 ms。

圖1 220 kV線路部分主接線示意

表1 各保護(hù)裝置跳閘報(bào)告

表2 RCS-931保護(hù)定值(表中1為投入)

表3 RCS-902保護(hù)定值(表中1為投入)

2．1．2 選相

RCS-931保護(hù)差動(dòng)選相元件工頻變化量和穩(wěn)態(tài)差動(dòng)繼電器動(dòng)作時(shí)，相應(yīng)動(dòng)作相選為故障相，因此保護(hù)選出故障相為B，C相。由于定值中整定為投多相故障閉重，因此保護(hù)動(dòng)作三跳，動(dòng)作行為符合定值要求。

2.2 RCS-902保護(hù)動(dòng)作行為分析

2．2．1 動(dòng)作波形圖

B，C兩相故障電流較大且相位基本相反，A相電流為0，存在一定的零序電流，A相電壓基本無變化，故障時(shí)B，C電壓明顯降低。保護(hù)啟動(dòng)后，立即啟動(dòng)發(fā)信，4 ms后收信，22 ms后停信，停信后6 ms發(fā)出跳B相指令，故障電流持續(xù)時(shí)間大約為50 ms。

2．2．2 選相

RCS-902保護(hù)選相元件分變化量選相元件及穩(wěn)態(tài)量選相元件，所有反映變化量的保護(hù)(工頻變化量阻抗保護(hù))用變化量選相元件，所有穩(wěn)態(tài)量(如縱聯(lián)距離、階段式距離保護(hù))用穩(wěn)態(tài)量選相元件。本裝置中采用工作電壓變化量選相元件及與比相的選相元件進(jìn)行選相。

本次故障相量關(guān)系如圖2所示。

圖2 本次故障的相量圖

圖3 常規(guī)兩相故障相量圖

常規(guī)兩相接地故障相量關(guān)系如4所示。

圖4 常規(guī)兩相接地故障相量圖

依據(jù)上述相量分析，可以清楚看出，如果按常規(guī)兩相故障或常規(guī)兩相接地故障分析選相結(jié)果，本次的動(dòng)作結(jié)果將出現(xiàn)錯(cuò)誤。本次故障的電氣特征與常規(guī)相間短路和相間接地短路均存在差異，屬于特殊的兩相接地故障。分析此類故障時(shí)，必須采用對稱分量法分析各序量關(guān)系，才能得到正確結(jié)果。

依據(jù)RCS-902保護(hù)原理，距離保護(hù)選區(qū)如圖5所示。

圖5 距離保護(hù)選區(qū)示意

為了進(jìn)一步分析RCS-902保護(hù)選相情況，調(diào)用220 kV線路故障錄波讀取有關(guān)數(shù)據(jù)，其波形如圖6所示。

圖6 220 kV線路故障錄波

從錄波數(shù)據(jù)可以看出，本次故障B，C兩相故障電流較大且相位基本相反，但存在一定的零序電流(與線路保護(hù)動(dòng)作報(bào)告基本一致)。A相電壓基本無變化，故障時(shí)B，C電壓明顯降低，且有值很小的零序電壓。本次故障的電氣特征與常規(guī)的相間短路(兩相電流反向且無零序電流)和常規(guī)相間接地短路(相間電流較大且零序電流較大)均存在差異，電氣特征相對復(fù)雜，應(yīng)為特殊的兩相接地故障。

由線路故障錄波圖估算各電流、電壓數(shù)值及相位，如表4所示。

表4 電流、電壓數(shù)值及相位

RCS-902距離保護(hù)故障選相是通過6個(gè)距離元件(3個(gè)接地和3個(gè)相間)的動(dòng)作行為以及選區(qū)結(jié)果的綜合判別。在本次故障中，由于本側(cè)保護(hù)感受到電氣特征中存在零序電流，裝置進(jìn)入接地故障的判別邏輯中。根據(jù)表4數(shù)值，其參考相量如圖7所示。由表3，4的數(shù)據(jù)可得各測量阻抗。

B相測量阻抗：

其中：ZBJ為 B相測量阻抗；ZBDZ為 B相動(dòng)作阻抗；ZBZD為B相整定阻抗；ΦLM為整定阻抗靈敏角；ΦB為B相測量阻抗角，即(-162．80)-(-185．30)=22．5°。

CA相測量阻抗：

其中：ZCAJ為CA相測量阻抗；ΦCA為CA相電壓夾角，即360°-209．4°＝150．6°；ZZDCA為CA相整定阻抗；ΦLM為整定阻抗靈敏角；ZDZCA為CA相動(dòng)作阻抗；ΦCA0為CA相測量阻抗角(由相量圖估算值)。

結(jié)合圖7可知，UCA超前ICA接近160°，ZCA不會(huì)動(dòng)作，因此選相結(jié)果只能是B相故障。結(jié)合選區(qū)結(jié)果和距離元件動(dòng)作行為，保護(hù)可靠判斷B相為故障相，因此只發(fā)出跳B指令，這也符合RCS-902保護(hù)的動(dòng)作原理。

圖7 電流和電壓的相量圖

綜上分析，2套保護(hù)在本次故障中雖然動(dòng)作選相結(jié)果不同，但都符合各自的動(dòng)作原理。

3 結(jié)束語

故障錄波及相量圖對分析保護(hù)動(dòng)作結(jié)果有著至關(guān)重要的作用，當(dāng)同一條線路出現(xiàn)2套保護(hù)動(dòng)作結(jié)果不一致時(shí)，應(yīng)根據(jù)故障實(shí)際情況分析保護(hù)動(dòng)作行為，調(diào)用相關(guān)故障錄波數(shù)據(jù)，采用對稱分量法并結(jié)合相量圖及保護(hù)動(dòng)作原理進(jìn)行分析，才能得到正確的結(jié)果。此次故障的分析結(jié)果也驗(yàn)證了《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的正確性，即“220 kV線路保護(hù)應(yīng)該配置雙套不同原理的主保護(hù)的必要性?！?/p>

1 國家能源局．防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求及編制釋義[M]．中國電力出版社，2014．

2 高春如．大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2005．

2016-12-19。

莊鳳華(1974—)，女，工程師，主要從事電廠繼電保護(hù)工作，email：925553961@qq．com。