芻議我國500千伏電網(wǎng)繼電保護運行概況

劉召坤 劉美娟

摘要：本文概述了我國500千伏電網(wǎng)事故情況和繼電保護運行情況，包括各類保護在電網(wǎng)正常狀態(tài)和事故狀態(tài)下所發(fā)生的不正確動作情況和原因，以及取得的若干經(jīng)驗教訓。

關鍵詞：500千伏;繼電;保護運行

一、500kv系統(tǒng)故障情況及特點

我國500kv線路自投運以來發(fā)生的故障情況：①東北系統(tǒng)共發(fā)生故障17次，其中線路故障15次（單相接地5次，其他10次開始為單相接地，重合或強送后轉化為多相故障）;斷路器斷口套管污閃1次;變壓器線圈接地1次。②華北系統(tǒng)共發(fā)生故障17次，其中線路故障1 5次（單相接地13次，兩相接地1 次，斷線又接地1次 ）;母線單相接地兩次。③華中系統(tǒng)共10 次，其中線路故障6次（單相接地5次，導線舞動引起相間短路1次 ）;母線單相接地1次;變壓器或引線故障3次。④華東系統(tǒng)線路及母線故障共15次，由于雷雨或污閃，大部分由單相接地發(fā)展為相間故障。⑤山東系統(tǒng)線路故障1次，系單相接地。⑥廣東系統(tǒng)江門變電站GIS故障2次。

在上述故障中值得指出的是：

1、東北、華東都曾由于大面積污閃造成500千伏電網(wǎng)同時多處故障，如東北17 次故障中10次是污閃，華東在幾個小時內由于污閃相繼斷開5條500千伏線路。這些故障往往表現(xiàn)為轉換性故障，最短轉換時間為2 5 ms。在重合或強送后往往發(fā)展為多相故障。

2、對樹放電經(jīng)大電阻接地，東北系統(tǒng)曾發(fā)生多次，接地的故障電阻達300 歐。

3、華北系統(tǒng)曾由于鳥糞造成瓷瓶閃絡多次，這 種故障一般能重合成功。

4、華東系統(tǒng)徐州任莊變電所由于電流互感器連續(xù)造成故障多起，一般是永久性故障。

5、各系統(tǒng)都發(fā)生過母線故障，這些故障有的是由于GIS、斷路器或互感器故障引起，有的是由于外部原因引起，如風吹導線落于母線引線上及帶負荷拉刀閘等。

二、繼電保護運行情況

對各電網(wǎng)的500千伏繼電保護裝置，不論是國內研制的還是引進的，在正式投入運行前都進行了大量工作。除進行嚴格的動模試驗及常規(guī)的調整校驗外，一般還進行了實際;短路試驗。投入運行后，除個別保護（如行波保護） 不夠成熟或因整定不當出現(xiàn)一些問題外，大多數(shù)保護裝 置的運行情況是較好的。各電網(wǎng)500千伏系統(tǒng)保護自投運后至今總的正確動作率見表1。

保護的動作速度是比較快的。華北的故障錄波結果表明：線路近故障點側切除時間一般在3 0—4 0 ms之內，遠故障點側經(jīng)收到允許信號后跳閘，切除時間一般在60一70ms之內，其中保護裝置本身動作時間約為10一40 ms，直跳元件12ms左右，通道傳輸時間約10ms左右，斷路器（日本、門子產(chǎn)品）開斷時間僅20ms左右。母差保護動作時間30ms左右。但ASEA的RADSS母差保護動作很快，華東任莊變該保護動作跳開斷路器總時間僅40 ms。

保護裝置的動作行為按以下兩種情況分別說明：

1、系統(tǒng)發(fā)生故障時保護裝置的動作行為

在500kV電網(wǎng)發(fā)生的50多次故障中，各類保護裝置共動作700 余次，絕大數(shù)保護動作都是正確的。如不計及正常運行時保護的誤動作，東北系統(tǒng)故障時保護正確動作率為98.17 %，華中系統(tǒng)故障時保護正確動作率為92.5 %。由于快速正確切除故障，對保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和防止設備損壞起了重要作用。特別是華東、東北的大面積污閃，造成連續(xù)故障或多處故障，華東任莊變電所由于電流互感器造成的連續(xù)多次故障，繼電保護受到了嚴峻考驗，結果都做到相繼正確動作。由于故障清除時間很短，不僅未損壞設備和線路，而且很多情況瓷瓶閃絡痕跡也很輕微。因此，華北系統(tǒng)有多次故障盡管故障測距裝置已正確指出故障所在地區(qū)，但查線人員還是很難找到故障點，有的是經(jīng)多檢查或停電登桿才找到的。所有線路都采用單相重合閘方式。華北、華中重合成功率較高;華北13次單相接地故障重合成功12次。但華東東北由于污閃等原因造成多次轉換性故障或相間故障，使重合成功率不高。

在繼電保護數(shù)百次動作中也出現(xiàn)了少數(shù)幾次動作不正確的情況。如華北系統(tǒng)有兩次故璋，GE生產(chǎn)的SLY列SLCN高頻方向保護拒動（一次是一側拒動，另一次兩側拒動 ），原因未查明。華中系統(tǒng)葛一鳳線的SLY P / SLCN 保護由于負序濾過器中一個集成電路片損壞而在一次故障中拒動，該線路ASEA生產(chǎn)的RA Z f E 距離保護曾在一次單相故障時經(jīng)延時后兩相動作跳開三相，原因未查明。

2、系統(tǒng)未發(fā)生故障時保護裝置運行情況

實踐表明，保護裝置在正常運行時曾出現(xiàn)不少不正常情況，其中不少次導致了誤跳閘。華中、東北、華東保護誤動情況大多數(shù)發(fā)生在正常運行沒有故障的情況。誤動的原因有以下幾種：（1）產(chǎn)品質量不佳或元件損壞引起保護誤動。如華中雙鳳線保護由于挪威復用載波機屏內溫度過高引起誤動3次，元件損壞引起誤動l次。華中系統(tǒng)由于使用的BBC產(chǎn)NSD一61音頻復用設備發(fā)訊繼電器時間過快，在電源干擾時抖動誤發(fā)信號導致3次切機切負荷。華北系統(tǒng)因西門子音頻復用設備元件焊接不良誤發(fā)遠方跳閘信號導致斷開線路1 次。華東系統(tǒng)瓶窯線的SLY P / SLCN保護由于插件背板接觸不良造成誤動1次，洛繁線并聯(lián)高壓電抗器保護因溫度過高誤動導致線路跳開。東北系統(tǒng)由于遼陽變電所的PG一1故障錄波器電流端子擊穿引起串接的零序電流保護動作誤跳線路，主變保護因元件損壞誤啟動失靈保護跳開500 kV側線路。此外，由于保護裝置本身質量不好造成裝置異常但尚未導致線路跳閘的情況也有多起。如華北地區(qū)西門子保護的電源多次損壞，國產(chǎn)晶體管保護的元件損壞，但未導致線路跳閘。（2）裝置尚不成熟和使用整定不當造成保護誤動。

三、幾點經(jīng)驗

1、采用質量好，有成熟運行經(jīng)驗的保護，并在投運前進行全面的、仔細的校驗，是保證繼電保護運行質量的關鍵。不論是國內研制還是國外引進的新型保護都應進行嚴格的動態(tài)模擬試驗，事實證明這是考察保護性能最有效的方法。引進的各種保護，在動模試驗中都曾發(fā)現(xiàn)一些問 題，并做了必要的改進。投運前必要時還要進行現(xiàn)場短路試驗。

2、國內500千伏電網(wǎng)保護的配置是合理的，線路一般配備了兩套獨立的、性能完整（能快速切除全線各類故障并對相鄰母線和部分線路有一定后備作用）的保護裝置。運行中曾發(fā)生過一套保護拒動的情況，由于還有另一套保護快速切除故障，因而未對系統(tǒng)造成嚴重影響。

3、所使用保護的性能基本符合要求。動作速度一般較快，切除故障時間一般小于0.08秒，近故障端更短。根據(jù)國內經(jīng)驗，保護應有能在高電阻（達300歐姆）接地時可靠動作的功能（允許延時動作），例如增設帶時延的靈敏零序電流保護。保護裝置要有較好的適應轉換性故障的 功能，以便在大面積污閃連續(xù)轉換故障時發(fā)揮作用。動模試驗曾表明，當系統(tǒng)因故璋而暫穩(wěn)破壞或失穩(wěn)后又發(fā)生故障時，引進的保護在某些情況下的特性不夠好，實際運行雖尚未遇到此 種情況，但仍應注意。

參考文獻：

[1]芻議我國500千伏電網(wǎng)繼電保護運行概況.中國電機工程學會繼電保護專委 會.