變電站一次系統(tǒng)負(fù)相序?qū)ΡＷo裝置的影響及改進方法

力振國，邢曉花，程艷霞

（1.朔州供電公司，山西 朔州 036000；2.山西省電力公司信息通信分公司，山西 太原 030001）

在2011年對某110 kV站的二次設(shè)備技術(shù)改造中，發(fā)現(xiàn)這個站的一次系統(tǒng)不是正相序運行而是負(fù)相序運行，造成此種現(xiàn)象的主要原因是建站時一次系統(tǒng)母線標(biāo)定相別后與線路連接出現(xiàn)錯誤而且沒有及時進行糾正所致。在施工時，施工人員還以為一、二次設(shè)備都是一一對應(yīng)，按照原計劃接線，因此造成二次系統(tǒng)電壓、電流相序與一次系統(tǒng)電壓、電流相序相反。對于主變差動保護、復(fù)合電壓閉鎖過流保護、零序方向保護、距離保護、過流保護是否可能均受到負(fù)相序的影響，將進行如下討論（見圖1、圖2）。本文在文獻［1］理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合平時工作中遇到的一些實際情況如文獻［2］所涉問題，探索了一次負(fù)相序狀態(tài)會對保護裝置產(chǎn)生怎樣具體的不良影響，并提出如何在實際工作中解決此類影響的方法。

1 二次系統(tǒng)負(fù)相序狀態(tài)對繼電保護裝置的影響

1.1 對主變差動保護的影響

圖1 正相序狀態(tài)下三相電流相量圖

圖2 負(fù)相序狀態(tài)下三相電流相量圖

當(dāng)變壓器一次繞組為Y/Y/△-11接線時，在一次系統(tǒng)為負(fù)相序狀態(tài)下，高壓側(cè)電流超前低壓側(cè)電流為210°（為便于分析，假定變壓器高低壓兩側(cè)運行）。

以魏莊CSC-326為例，差動保護采用Y側(cè)向△側(cè)轉(zhuǎn)換，參與差動計算的高壓側(cè)電流為IJA=IA-IB。

由圖3可見，負(fù)相序運行時，高壓側(cè)計算電流IJA與低壓側(cè)電流Ia夾角為180°，只要定值平衡系數(shù)設(shè)置正確，差動保護即可正常運行。

圖3 負(fù)相序運行時的電流向量圖

1.2 對主變復(fù)合電壓閉鎖元件的影響

復(fù)合電壓元件采用相間低電壓與負(fù)序電壓并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)相序運行時，相間電壓為100 V，因此低電壓元件不會動作。負(fù)序電壓為

因此負(fù)序電壓元件必然動作，造成復(fù)合電壓閉鎖元件開放，使復(fù)壓閉鎖過流保護變成純電流保護，從而使保護誤動。因此，在負(fù)相序運行時，復(fù)合電壓閉鎖過流保護不能正常運行。

1.3 主變零序電流方向保護及110 kV線路零序電

流方向保護的影響

主變、線路正常運行時的零序電流為

零序電壓為

主變、線路正常運行時無零序電壓及電流，保護可以正常運行。

A相金屬性接地時的各序電流為

零序電壓為

零序電壓及電流與正相序狀態(tài)下故障時的零序電壓及電流相同。正相序狀態(tài)下故障時的相量圖見圖4，負(fù)相序狀態(tài)下故障時的相量圖見圖5。

1.4 對距離保護的影響

距離保護的主要組成元件有：測量元件、啟動元件、振蕩閉鎖元件、電壓回路斷線失壓閉鎖元件和邏輯元件。其中，距離保護的啟動元件采用電流突變量啟動與負(fù)序、零序電流啟動，在負(fù)相序運行狀態(tài)下負(fù)序電流為I2=（IA+α2IB+αIC）/3=IA。因此距離保護在負(fù)相序狀態(tài)下啟動元件會動作，距離保護不能正常運行，必須更改二次線。

圖4 正相序狀態(tài)下故障時的相量圖

圖5 負(fù)相序狀態(tài)下故障時的相量圖

1.5 對過流保護的影響

由于在中性點不接地的35 kV、10 kV線路保護只接入了A、C相電流判別線路電流的大小，而不判斷電流的方向，因此在負(fù)相序狀態(tài)下，過流保護可以正常工作。

2 解決方案

綜合上述分析，對于變電站一次系統(tǒng)負(fù)相序的運行方式，復(fù)合電壓閉鎖元件、距離保護不能正常運行，因此二次回路必須改為正相序。為統(tǒng)一變電站二次接線，同時將主變差動保護、零序方向保護、過流保護二次回路也改為正相序。在一次系統(tǒng)負(fù)相序二次系統(tǒng)正相序狀態(tài)下，由圖6可以看出差動保護高壓側(cè)計算電流IJA與低壓側(cè)電流Ia夾角為60°，因此有差流ICDA產(chǎn)生，大小為基準(zhǔn)電流。

圖6 高壓側(cè)計算電流I JA與低壓側(cè)電流I a及I CDA的相量圖

為使高壓側(cè)計算電流IJA與低壓側(cè)電流Ia同相，由圖6看出，只要將主變保護鐘點定值改為Y/Y/△-1點接線方式即可，此時高壓側(cè)計算電流IJA=IA-IC與Ia夾角為180°，只要定值平衡系數(shù)設(shè)置正確，差動保護即可正常運行。同時將其他保護的B、C相的電流電壓二次線互換位置，不影響裝置的正確測量，二次回路交流接線即可改為正相序，所有保護也就都可以避免不正確動作。

［1］ 邵玉槐，秦文萍.電力系統(tǒng)繼電保護原理［M］.北京：中國電力出版，2008：45-53.

［2］ 劉振鵬，魏光耀，黃萬永.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答［M］.北京：中國電力出版，2009：16-19.