一種復(fù)雜繼電保護(hù)動作分析的思路與方法

田 斌，馮柏松，王 錫，萬 勇，郭 健

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司恩施供電公司，湖北 恩施 445000）

0 引 言

繼電保護(hù)是監(jiān)測電力系統(tǒng)異常和故障情況，及時(shí)發(fā)出告警信號或快速隔離切除故障的重要手段[1]。分析保護(hù)動作行為，是鎖定故障位置、處理設(shè)備缺陷以及及時(shí)恢復(fù)供電的重要工作環(huán)節(jié)，也是研判保護(hù)動作行為正確性的重要過程[2]。由于電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中的設(shè)備故障和保護(hù)動作行為具有多樣性，保護(hù)動作分析成為每位電力工作人員長期研究的課題[3-5]。因此，文章圍繞主變后備保護(hù)動作案例展開分析。從電網(wǎng)運(yùn)行方式、報(bào)文信息時(shí)序、現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)檢查等方面入手，深入分析保護(hù)動作過程和原因，鎖定故障位置，評價(jià)保護(hù)動作行為，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)為后期保護(hù)動作分析與處理提供參考。

1 保護(hù)動作概況

110 kV 蘭坪變電站的主接線如圖1 所示。其保護(hù)動作按時(shí)間可劃分為2 個(gè)階段，動作行為具體如下。

圖1 110 kV 蘭坪變電站主接線

1.1 第一動作階段

蘭311 開關(guān)合閘后，49 分59 秒576 毫秒，蘭#1主變中壓側(cè)后備保護(hù)過流Ⅰ段動作出口（定值3.82 A/時(shí)限1.5 s，跳蘭307 開關(guān)）；49 分59 秒876 毫秒，蘭#1 主變中壓側(cè)后備保護(hù)過流Ⅱ段動作出口（定值3.82 A/時(shí)限1.8 s，跳蘭303 開關(guān)）；50 分00 秒175 毫秒，蘭#1 主變中壓側(cè)后備保護(hù)過流Ⅲ段動作出口（定值3.82A/時(shí)限2.1 s，跳蘭#1 主變?nèi)齻?cè)開關(guān)），此時(shí)全站35 kV 和10 kV 設(shè)備失壓。

1.2 第二動作階段

首先，01 分31 秒756 毫秒，蘭307 開關(guān)第1 次合閘；其次，01 分33 秒436 毫秒，蘭307 開關(guān)第1 次跳閘；再次，01 分37 秒246 毫秒，蘭307 開關(guān)第2 次合閘，01 分39 秒989 毫秒，蘭307 開關(guān)第2 次跳閘；最后，01 分44 秒643 毫秒，蘭307 開關(guān)第3 次合閘，01 分46 秒552 毫秒，蘭312 開關(guān)分閘，01 分46 秒648毫秒，蘭307開關(guān)第3次分閘，蘭#3母線充電失敗。

2 保護(hù)動作時(shí)運(yùn)行方式

為準(zhǔn)確分析保護(hù)行為，需要梳理保護(hù)動作邏輯，列出保護(hù)動作時(shí)的運(yùn)行方式。

2.1 第一動作階段

蘭110 kV 洞蘭線101 開關(guān)接110 kV 蘭#1 母線、#2 母線運(yùn)行，35 kV 蘭#3 母線、蘭#4 母線通過蘭303 開關(guān)接蘭#1 主變中壓側(cè)運(yùn)行，35 kV 蘭石線蘭311 開關(guān)接蘭#4 母線運(yùn)行；蘭802 開關(guān)帶10 kV 蘭#5、蘭#6 母線運(yùn)行，10 kV 蘭長線、10 kV 蘭高線及蘭#1 站變、蘭#2 站變運(yùn)行。

2.2 第二動作階段

110 kV 洞蘭線接110 kV 蘭#1 母線、蘭#2 母線運(yùn)行，35 kV 蘭#4 母線接蘭#2 變中壓側(cè)運(yùn)行，蘭#3 母線不帶電；蘭814 開關(guān)帶蘭#5、蘭#6 母線運(yùn)行，10 kV 蘭長線、蘭高線及蘭#1、蘭#2 站變運(yùn)行。

3 監(jiān)控信息報(bào)文時(shí)序分析

以蘭坪變D5000 監(jiān)控報(bào)文為依據(jù)，梳理出第一階段和第二階段的保護(hù)動作報(bào)文信息時(shí)序如圖2 和圖3 所示。

圖2 第一階段監(jiān)控后臺報(bào)文信息時(shí)序

圖3 第二階段監(jiān)控后臺報(bào)文信息時(shí)序

4 現(xiàn)場設(shè)備檢查分析

4.1 保護(hù)裝置報(bào)文檢查

經(jīng)現(xiàn)場檢查蘭#1 主變與蘭#2 主變保護(hù)裝置得到動作報(bào)文信息，具體表1 所示。

表1 保護(hù)裝置報(bào)文信息

4.2 一次設(shè)備檢查

經(jīng)現(xiàn)場檢查，35 kV 母線室充滿燒焦氣味，蘭305 開關(guān)柜上方已薰黑，蘭305 開關(guān)柜內(nèi)有明顯放電痕跡，觸頭盒和母線穿墻套管燒損，母線和分支母線局部燒損。由此可知，蘭305 開關(guān)柜燒毀，導(dǎo)致#3母線出現(xiàn)短路故障。

現(xiàn)場對蘭307 開關(guān)、蘭303 開關(guān)設(shè)備做補(bǔ)充試驗(yàn)。經(jīng)檢測得，蘭307 開關(guān)的合閘時(shí)間為102 ms，分閘時(shí)間為211 ms；蘭303 開關(guān)的合閘時(shí)間為239 ms，分閘時(shí)間為91 ms。查閱開關(guān)說明書可知，開關(guān)合閘時(shí)間應(yīng)不大于90 ms，分閘時(shí)間應(yīng)不大于70 ms。因此，蘭303 開關(guān)、蘭307 開關(guān)分合時(shí)間不合格。

開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)使用的黃油凝固，導(dǎo)致開關(guān)分合卡澀，合閘彈簧老化蓄力不足，蘭305 開關(guān)合閘不到位，引起局部過電壓擊穿蘭305 開關(guān)柜絕緣，燒毀蘭305 開關(guān)柜，引起#3 母線短路故障。

5 保護(hù)動作過程分析

5.1 蘭#1 主變復(fù)壓過流Ⅰ段、Ⅱ段動作過程

由圖2 可知，49 分59 秒576 毫秒，蘭#1 主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅰ段動作，50 分00 秒160 毫秒，蘭307分段開關(guān)跳閘，蘭307 開關(guān)實(shí)際跳開經(jīng)過584 ms。因故障在蘭305 開關(guān)靠蘭#3 母線側(cè)，蘭#1 主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅱ段保護(hù)動作，蘭303 開關(guān)跳閘。蘭#1 主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅰ段、Ⅱ段保護(hù)動作正確。

5.2 蘭#1 主變復(fù)壓過流Ⅱ段、Ⅲ段動作過程

由圖2 可知，49 分59 秒876 毫秒，蘭#1 主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅱ段動作，50 分05 秒471 毫秒，蘭303 開關(guān)跳閘。蘭303 開關(guān)實(shí)際跳開經(jīng)過5 595 ms，同時(shí)蘭#1 主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅱ、Ⅲ段時(shí)間級差299 ms，因此50 分00 秒175 毫秒由蘭#1 主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅲ段保護(hù)動作跳蘭#1 主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。蘭#1 主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅱ、Ⅲ段保護(hù)動作正確。

5.3 蘭#2 主變第1 次復(fù)壓過流Ⅰ段動作分析

由圖3 可知，01 分31 秒756 毫秒，第1 次合上蘭307 開關(guān)給蘭#3 母線充電來恢復(fù)供電，此時(shí)蘭305開關(guān)靠蘭#3母線側(cè)故障點(diǎn)仍存在。01分31秒867毫秒，蘭#2 主變中壓側(cè)后備保護(hù)整組第1 次啟動，01 分33 秒373 毫秒，蘭#2 主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅰ段第1 次動作，動作時(shí)間1 506 ms，隨后跳蘭307 開關(guān)。01 分33 秒436 毫秒，蘭307 開關(guān)第1 次實(shí)際跳開。蘭#2主變第1 次復(fù)壓過流Ⅰ段動作，跳蘭307 開關(guān)正確。

5.4 蘭#2 主變第2 次復(fù)壓過流Ⅰ段動作分析

由圖3 可知，01 分37 秒246 毫秒，蘭307 開關(guān)第2 次合閘，此時(shí)蘭305 開關(guān)靠#3 母線側(cè)故障點(diǎn)仍存在。01 分38 秒412 毫秒，蘭#2 主變中壓側(cè)后備保護(hù)整組第2 次啟動，01 分39 秒918 毫秒，蘭#2 主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅰ段第2 次動作，動作時(shí)間1 506 ms，隨后跳蘭307 開關(guān)。01 分39 秒989 毫秒，蘭307 開關(guān)第2 次實(shí)際跳開。蘭#2 主變第2 次復(fù)壓過流Ⅰ段動作，跳蘭307 開關(guān)動作正確。

5.5 蘭#2 主變第3 次復(fù)壓過流Ⅰ段動作和第1 次Ⅱ段動作分析

由圖3 可知，01 分44 秒643 毫秒，蘭307 開關(guān)第3 次合閘，此時(shí)蘭305 開關(guān)靠#3 母線側(cè)故障點(diǎn)仍存在。01 分44 秒709 毫秒，蘭#2 主變中壓側(cè)后備保護(hù)整組第3 次啟動，01 分46 秒214 毫秒，蘭#2主變中壓側(cè)復(fù)壓過流Ⅰ段第3 次動作，動作時(shí)間為1 505 ms，隨后跳蘭307 開關(guān)，01 分46 秒648 毫秒，蘭307 開關(guān)第3 次實(shí)際跳開。01 分46 秒513 毫秒，蘭#2 主變復(fù)壓過流Ⅱ段動作，動作時(shí)間1 804 ms，蘭#2 主變復(fù)壓過流Ⅰ段與蘭 #2 主變復(fù)壓過流Ⅱ段保護(hù)級差299 ms，切除故障。

綜上所述，蘭305 開關(guān)合閘不到位，引起局部過電壓，燒毀蘭305 開關(guān)柜，引起#3 母線短路故障致使保護(hù)動作。同時(shí)，蘭303 開關(guān)和蘭307 開關(guān)分閘速度慢，導(dǎo)致此次復(fù)雜保護(hù)動作，各保護(hù)動作行為符合保護(hù)原理和動作邏輯設(shè)定，屬于正確動作。

6 結(jié) 論

文章主要介紹110 kV 蘭坪變電站的動作保護(hù)概況，并分析保護(hù)動作時(shí)運(yùn)行方式。通過分析保護(hù)動作案例總結(jié)出保護(hù)動作分析思路與方法：遵循安全性和時(shí)效性原則，首先通過遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)查看保護(hù)動作報(bào)文信息，按時(shí)間順序和動作邏輯關(guān)系，梳理事件發(fā)展脈絡(luò)，理清時(shí)序圖；其次，前往現(xiàn)場檢查設(shè)備，結(jié)合報(bào)文信息和設(shè)備測試結(jié)果，綜合分析保護(hù)動作原因，評價(jià)保護(hù)動作行為；最后，確定設(shè)備故障位置，進(jìn)行故障處理及時(shí)恢復(fù)供電。