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江蘇省啟東市供電公司  劉丹

摘要：針對(duì)一起110 kV倒閘操作中發(fā)生的保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行分析，提出改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：倒閘操作；保護(hù)；動(dòng)作

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1003-0867(2007)10-00-02

1 保護(hù)動(dòng)作過(guò)程

某變電所110 kV母線為雙母線帶旁路接線方式見(jiàn)圖1。110kV匯城線正常運(yùn)行于副母線，因檢修需要，已倒至正母線上運(yùn)行。工作結(jié)束后，在110 kV匯城線恢復(fù)正母線運(yùn)行（合上匯城線7122隔離開(kāi)關(guān)，拉開(kāi)匯城線7121隔離開(kāi)關(guān)）時(shí)，旁路兼母聯(lián)720斷路器保護(hù)（PSL-621C）距離Ⅲ段動(dòng)作，因720斷路器已改為非自動(dòng)，斷路器未跳閘。

圖1　110 kV母線一次接線圖

2 原因分析

2.1 故障錄波情況

旁路兼母聯(lián)720斷路器保護(hù)動(dòng)作后，該故障錄波顯示：距離保護(hù)啟動(dòng)前20 ms時(shí)，A、B、C三相電流很小，約0.2 A；距離保護(hù)啟動(dòng)后，2504 ms相間距離Ⅲ段出口，測(cè)量阻抗為0.003 - j0.007Ω；故障測(cè)距為-0.15 km；故障類型為三相短路；保護(hù)啟動(dòng)時(shí)的A、B相電流沒(méi)變化，C相電流較大約1.6 A；40 ms后B相電流增大，2463 ms后A相電流增大，均達(dá)到1.6 A，此時(shí)零序電流也從約1.6 A降為零；從故障錄波顯示看，A、B、C相電壓及零序電壓始終為零。

2.2 原因分析

2.2.1 潮流分析

拉開(kāi)7121隔離開(kāi)關(guān)前，匯城線的電流i分流成i1和i2，見(jiàn)圖2。假設(shè)副母線上的負(fù)荷為零，其中i1即為流過(guò)720斷路器的電流，i1的大小取決于i1、i2回路中的隔離開(kāi)關(guān)、斷路器及連線的電阻，若i2回路中電阻小，則i2較大，i1較小。按照規(guī)程規(guī)定，隔離開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，保證觸頭插入深度為觸指的2/3處，接觸電阻不大于200μΩ；斷路器接觸電阻不大于60μΩ；而型號(hào)為L(zhǎng)GJ-500的連線，阻抗約為0.3Ω/km。顯然連線的長(zhǎng)度是影響i1、i2回路電阻的主要因素。i1回路中連接了多個(gè)隔離開(kāi)關(guān)， 從701斷路器間隔算起，720斷路器間隔比7121隔離開(kāi)關(guān)間隔遠(yuǎn)，因此i1回路中的阻抗Z1要大于i2回路中的阻抗Z2，經(jīng)估算Z1約為5Z2。當(dāng)然實(shí)際情況，正副母線上還有其它負(fù)荷，副母線上的負(fù)荷會(huì)影響流過(guò)720斷路器的電流，但由于從正母線經(jīng)7121、7122隔離開(kāi)關(guān)至副母線的阻抗也較小， 720斷路器分得的電流也較小。因此，當(dāng)拉開(kāi)7121隔離開(kāi)關(guān)前流過(guò)720斷路器的總電流仍比較小。從故障錄波的波形看到保護(hù)啟動(dòng)前約0.2 A（二次值），這與理論分析是一致的。

當(dāng)拉開(kāi)7121隔離開(kāi)關(guān)后，匯城線和副母線上的負(fù)荷電流全部經(jīng)過(guò)720斷路器,見(jiàn)圖3。查閱負(fù)荷情況約為200 A（一次側(cè)），這與錄波上反映的二次側(cè)電流1.6 A相一致（變比為600/5）。

圖2 拉開(kāi)7121隔離開(kāi)關(guān)前潮流


圖3 拉開(kāi)7121隔離開(kāi)關(guān)后潮流

另外，720斷路器保護(hù)定值是替代某一110 kV出線斷路器的定值，正常潮流的方向從正（副）母線→旁路母線見(jiàn)圖1。而在倒閘操作時(shí)，潮流的方向從旁路母線→副母線見(jiàn)圖2，故電流方向相反。

2.2.2 保護(hù)動(dòng)作分析

從故障錄波圖分析，C相電流首先由0.2 A變化到1.6 A，滿足相電流突變量啟動(dòng)條件，保護(hù)啟動(dòng)，而A、B相電流分別在40 ms、2463ms后達(dá)到1.6 A。顯然，這種電流的變化是由于7121隔離開(kāi)關(guān)從合到分所致的，與系統(tǒng)故障無(wú)關(guān)。并且由于7121隔離開(kāi)關(guān)拉開(kāi)時(shí)的不同期造成三相電流變化不同時(shí)性。再看三相電壓，保護(hù)啟動(dòng)前后均為0，而實(shí)際110 kV母線電壓互感器運(yùn)行正常，從監(jiān)控系統(tǒng)也反映110 kV母線電壓無(wú)異常現(xiàn)象，可見(jiàn)，這僅為720斷路器保護(hù)裝置失壓，檢查操作任務(wù)發(fā)現(xiàn)，在倒閘操作時(shí)，為防止720斷路器自分造成帶負(fù)荷拉（合）隔離開(kāi)關(guān)，將720斷路器改為非自動(dòng)的操作。而電壓切換繼電器電源，接自該電源斷路器。所以，在拉開(kāi)該斷路器后，保護(hù)裝置上的采樣電壓因電壓切換繼電器未動(dòng)作而為零。

圖4 阻抗I、II段動(dòng)作特性

從理論分析，阻抗繼電器測(cè)量到的阻抗（U/I）應(yīng)該為零，落在距離Ⅰ段范圍內(nèi)，但由于此時(shí)電流的方向與正常替代出線時(shí)的方向相反，再加上采樣值略有偏移，因此，從故障錄波測(cè)出的阻抗為0.003 - j0.007Ω，測(cè)距為-0.15 km，就類似于反方向出口三相故障。對(duì)PSL-621C裝置，距離Ⅰ、Ⅱ段的動(dòng)作區(qū)見(jiàn)圖4，由正序方向元件F1與粗實(shí)線多邊形共同組成，距離Ⅰ、Ⅱ段因反方向而不動(dòng)。距離Ⅲ段可帶偏移，動(dòng)作區(qū)見(jiàn)圖5，當(dāng)偏移投入時(shí)，正序方向元件F1短接，因此距離Ⅲ段動(dòng)作出口。

圖5 阻抗III段動(dòng)作特性

通過(guò)分析，可以得出如下結(jié)論：

7121隔離開(kāi)關(guān)從合到拉的過(guò)程中，引起720斷路器上的電流發(fā)生突變而導(dǎo)致保護(hù)啟動(dòng)。

720斷路器改成非自動(dòng)（斷開(kāi)操作電源斷路器1DK2）時(shí)，電壓切換繼電器失電使720保護(hù)裝置失去交流采樣電壓。理論上，在斷路器合閘且有電流時(shí)失壓，本應(yīng)發(fā)“TV斷線”信號(hào)并閉鎖距離保護(hù)，但由于斷路器失去操作電源，斷路器位置合不到位，再加上電流小于0.04In，因此不滿足條件，也就未去閉鎖距離保護(hù)。

倒閘操作中，隔離開(kāi)關(guān)的不同期會(huì)對(duì)保護(hù)有一定的影響，如不同期時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生的零序會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)，但在這起事例中，即使隔離開(kāi)關(guān)完全同期，保護(hù)動(dòng)作也在所難免。因?yàn)槿嚯妷阂恢睕](méi)有恢復(fù)，阻抗測(cè)量值一直小于定值。

3 改進(jìn)意見(jiàn)

綜上所述，引起保護(hù)動(dòng)作最主要的原因是潮流突變，和在斷開(kāi)操作電源斷路器1DK2時(shí)，使保護(hù)裝置失去交流電壓。前者是不可避免，因此針對(duì)后者作一些討論并提出改進(jìn)意見(jiàn)。

720斷路器改成非自動(dòng)時(shí)，運(yùn)行人員僅斷開(kāi)操作電源斷路器1DK2，而應(yīng)同時(shí)斷開(kāi)保護(hù)電源斷路器1DK1，在目前的操作規(guī)程中沒(méi)有明確規(guī)定，操作人員習(xí)慣于只斷開(kāi)操作電源。盡管斷開(kāi)操作電源斷路器后，保護(hù)動(dòng)作也不可能跳斷路器，但筆者認(rèn)為同時(shí)斷開(kāi)比較合理，以免操作人員在操作時(shí)因緊張而影響操作。

為了提高交流電壓二次切換回路工作的可靠性和冗余度，在反措要點(diǎn)中提出線路保護(hù)屏的交流電壓切換繼電器，采用線路保護(hù)屏的直流熔斷器供電，但未明確是接于線路保護(hù)電源還是線路操作電源。在目前設(shè)計(jì)中，均接于線路操作電源，這種設(shè)計(jì)是否合理,通過(guò)上例分析，是有弊端的。因?yàn)橐坏┦ゲ僮麟娫矗Ｗo(hù)屏上的交流電壓就失去，增加保護(hù)誤動(dòng)的可能性，雖誤動(dòng)后因無(wú)操作電源而不去跳斷路器，但在220 kV線路保護(hù)中，可能會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)的嚴(yán)重后果。因此，建議將線路保護(hù)屏的交流電壓切換繼電器接于線路保護(hù)電源。