電網擾動導致的發電廠內繼電保護及自動裝置響應情況分析

邱鳳欣

摘要：電廠內繼電保護裝置是當電力系統發生故障時，自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，防止事故擴大，提高系統的可靠性。

關鍵詞：發變組保護; 勵磁系統; 線路保護

0引言

2019年1月22日，某電廠對側變電站側發生故障。13時29分44秒，該電廠220KV系統兩組母線（I母、II母）電壓B相均降低。同時廠內繼電保護自動裝置出現了不同的響應情況，為檢驗裝置的可靠性，需對這些響應情況做出分析。

1 動作分析

（1）線路保護裝置

線路保護的邏輯使用光纖允許式，其中PCS931以線路縱聯差動為主保護以工頻變化量、距離保護、零序保護為后備保護;PCS902以線路縱聯距離為主保護以工頻變化量、零序保護為后備保護;RCS923作為斷路器失靈啟動及輔助保護裝置，只投入了失靈啟動功能（定值為0.8A）。

4C61線路PCS902的故障簡報中，通道1故障時刻裝置總啟動變位，通道2發信變位且由波形和變位變化信息發現56ms后不再發信，發信持續時間與系統擾動存在時間大致吻合。

4C61線路PCS902裝置的變化量啟動電流定值為0.25A（二次值），系統擾動時4C61線路B相電流二次值最大達到過3.303A，電流二次值的變化量遠超定值。而對側變電站4C61線路保護判斷故障點不在本廠4C61線路902裝置保護范圍內，因此根據故障電流的流向，本廠4C61線路PCS902只是保護啟動，收發信機發信而未收信，并沒有跳閘動作。后向調度詢問，確認是對側變電站有一臺主變跳閘。同樣PCS931也因為故障點在保護區外而沒有動作。

故障時刻RCS923裝置總啟動變位、大概7ms后B相失靈啟動變位，RCS923裝置中電流變化量啟動值定值為0.25A，失靈啟動電流定值為0.8A，系統擾動時4C61線路B相電流值遠遠超過總保護啟動，失靈啟動定值，因此B相失靈啟動，此處923裝置僅僅作為母差保護裝置中的斷路器失靈保護的判斷依據，響應正常。

4C62線路與4C61線路為雙回線路，故4C62線路故障量與保護裝置響應情況大致相同。

（2）發變組保護

系統擾動發生時電廠#1機以主變中性點不接地方式運行，#2機以主變中性點接地方式運行。

#1機發變組保護啟動時間為13：29：44：605s，#2機發變組保護啟動時間為13：29：44：579s，#1集控故障錄波器啟動時間為13：29：44：573s，#2集控故障錄波器啟動時間13：29：44：569。裝置之間的啟動時間差不超過40ms，屬于正常范圍。

#1機發變組保護中發電機負序過負荷啟動，時間持續533ms;#2機發變組保護主變接地后備啟動，時間持續560ms，在主變接地后備啟動后26ms，發電機負序過負荷啟動，時間持續533ms。本廠主變接法為高壓側星形低壓側三角形Yd11型接線，擾動發生后反應到發電機側電流變化為機端AB兩相電流明顯增大。期間波動最大的兩臺機組機端電流二次瞬時值達到1.7A，折算到一次側有15500A以上，根據對稱分量法估算負序電流在2500A以上，二次值大約0.19A達到反時限負序過負荷啟動門檻值（定值為0.11A），兩臺機組的發變組保護負序過負荷在同一時刻啟動（反時限過負荷中反時限動作特性的上限電流為負序電流達到1.416A二次值，折算到一次側約有18408A，上限延時0.5s，此次波動中遠未達到此定值）。負序過負荷的反時限下限延時也就是門檻值附近的延時為1000s，而波動時間不到100ms，根據負序過負荷的動作邏輯來看，由負序電流引起的轉子表層發熱累計時間比較短，不足以使保護動作。

發變組動作報告中，兩臺機組的負序過負荷啟動均維持了533ms，而不是在大約60ms的擾動結束后立刻復位。原因應為在負序電流消失后，發變組保護裝置還要模擬轉子表層的散熱過程，直至溫度回到正常值才使保護復位。散熱時間由負序電流的大小及機組負序發熱常數決定。因此兩臺機組的發變組保護負序過負荷啟動響應正常。

由于#2機為主變中性點直接接地方式運行，在故障時會產生零序電流。由#2機故障錄波器中記錄的系統擾動時主變高壓側中性點零序電流最大瞬時值達到13.468A，有效值為9.525A，折算到高壓側有9.525*400=3809.9A。#2機發變組保護中主變接地后備保護零序I段一時限0.83A、延時4.5s，折算到一次側約為330A。因此#2發變組保護主變接地后備保護啟動。

在動作報告中，#2發變組的主變接地后備保護啟動560ms后復位，而不是在電壓擾動后立刻復位，原因應為#2發變組保護的負序過負荷還未復位，系統判斷外部仍可能有三相不平衡情況，所以未立刻復位，而是在負序過負荷保護復位后1ms左右也進行了復位。裝置保護響應正常。

（3）勵磁系統

故障時勵磁系統報警信息，系統首先識別出有短路情況（AnySC），后判斷為外部兩相短路（DistantSC2Phase）（勵磁系統采集的為發電機機端側電流，故判斷為2相短路），報警信息均在10s左右后復位。故障過程中，兩臺機組20KV電壓均有向下突變，#2機組線電壓下降大約2KV，#1機組線電壓下降略小于2KV，兩臺機組勵磁調節器均作出了提高轉子電流的反應，其中#1機機組轉子電流由2200A提升至2900A，#2機組勵磁電流由2314A提升至2534A，兩臺調節器動作增大輸出約0.5s，裝置響應正常。

2 結束語

繼電保護專業在電力系統中有很高的重要性，作者水平有限，希望可以在日后的工作中多多學習，繼續提高。

參考文獻

[1]PCS-985B發電機變壓器組保護裝置說明書

[2]PCS-900系列超高壓線路成套保護裝置說明書

[3]楊冠城.電力系統自動裝置原理.2012.5

[4]卓樂友.電力工程電氣設計手冊電氣二次部分