500 kV交流線路故障跳閘的非典型動作過程探析

胡學(xué)兵，郭曉川

（國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司特高壓交直流運檢中心，湖北宜昌 443005）

500 kV交流線路故障跳閘的非典型動作過程探析

胡學(xué)兵，郭曉川

（國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司特高壓交直流運檢中心，湖北宜昌 443005）

一條典型3/2接線方式的500 k V交流線路發(fā)生單相永久性接地故障，2套線路保護及2個開關(guān)保護動作情況均不一樣。針對故障錄波圖和保護裝置動作邏輯進行綜合分析，發(fā)現(xiàn)5043開關(guān)本體三相不一致時間繼電器計時不準確，導(dǎo)致了保護動作行為的不同，提出了對所有開關(guān)本體三相不一致時間繼電器進行校驗和更換的建議。

跳閘；重合閘；三相不一致；繼電器

0 引言

團林站西引三峽電廠，峽林Ⅱ線作為三峽電廠至團林站三回電源線之一，其運行方式變化將直接影響三峽近區(qū)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的運行方式[1]。本次峽林Ⅱ線故障，峽林斷面的輸送能力減弱直接影響直流系統(tǒng)的出力，限制各大跨區(qū)電網(wǎng)的功率交換能力。因此，保證峽林斷面的穩(wěn)定運行顯得尤為重要[2]。

1 峽林Ⅱ線故障概述

1.1 故障情況

2014年2月5日5時22分18秒團林站峽林Ⅱ線B相故障，2套線路保護動作，5043、5042開關(guān)B相跳開，隨后5043、5042開關(guān)未重合，相繼跳開5043、5042開關(guān)的A、C相。

1.2 保護的配置情況

峽林Ⅱ線2套分相電流差動保護分別為四方CSC-103B和南自PSL-603U。開關(guān)保護為四方CSC-121A，一次系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 500 kV邊斷路器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

1.3 現(xiàn)場檢查及保護動作情況

交流線路行波測距顯示故障距本站63.5 km，B相故障電流8.220 kA，可初步判斷本次故障是由于B相線路故障引起，故障錄波裝置波形如圖2所示。

5043開關(guān)操作箱上僅有“一組跳B”、“二組跳B”（跳開B相）信號，沒有跳A、跳C信號。保護動作報告顯示，5043開關(guān)B相跟跳正常，且開關(guān)保護發(fā)出了單跳啟動重合閘指令，但在距離B相跳開后約600ms收到A、C相跳位信號，5043開關(guān)重合閘閉鎖，在距離B相跳開后約800ms收到保護三跳指令。

5042開關(guān)操作箱上僅有“一組跳B”，沒有“一組跳A、跳C信號”，“二組跳A”、“二組跳B”、“二組跳C”信號。保護動作報告顯示，5042開關(guān)B相跟跳正常，且開關(guān)保護發(fā)出了單跳啟動重合閘指令，但在距離B相跳開后約800ms收到保護三跳指令，5042開關(guān)A、C相跳開，導(dǎo)致5042開關(guān)重合閘被閉鎖。

第一套線路保護裝置有“跳B”信號，沒有跳A、跳C信號。保護動作報告顯示故障初期“縱聯(lián)差動保護”、“接地距離Ⅰ段”動作，跳5043、5042開關(guān)B相，B相跳開后第一套線路保護再未動作。

第二套線路保護裝置有“跳A”、“跳B”、“跳C”信號，保護動作報告顯示，故障初期“縱聯(lián)差動保護”、“接地距離Ⅰ段“動作，跳5043、5042開關(guān)B相，B相跳開后約800ms縱聯(lián)差動保護”第二次動作，三跳5043、5042開關(guān)。

圖2 峽林Ⅱ線B相故障錄波波形

2 峽林Ⅱ線故障跳閘原因分析

2.1 2套線路保護動作情況分析

根據(jù)保護動作報告可知，5043、5042開關(guān)B相跳開后約800ms,峽林Ⅱ線對側(cè)重合于故障，本側(cè)第二套線路保護PSL603U再次動作發(fā)三跳指令，第一套線路保護CSC103B此時沒有動作行為，主要是由于2套線路保護裝置中的分相電流差動保護判斷邏輯不同引起的。第一套線路保護裝置CSC103B認為本側(cè)開關(guān)處于分位且沒有電流，即使有差流保護也不會動作，保護邏輯如圖3所示，其中三相不一致保護、不一致經(jīng)零負序電流控制均為0；第二套線路保護裝置PSL603U認為在非全相情況下，只要有差流就會動作，保護邏輯如圖4所示。

2.2 2套線路保護動作情況分析

故障初期，峽林Ⅱ線2套“縱聯(lián)差動保護”、“接地距離Ⅰ段”保護動作，5043、5042開關(guān)B相跳開，跳開后約600ms，5043開關(guān)A、C相開關(guān)跳開，5043開關(guān)重合閘功能因單重整定延時700ms前處于三跳位置而被閉鎖，此時沒有任何相關(guān)保護動作事件記錄。B相跳開后約800 ms （5042開關(guān)單重延時整定1 000ms），5042開關(guān)保護收到第二套線路保護三跳指令，5042開關(guān)A、C相跳開，重合閘功能因單重整定延時1 000ms前處于三跳位置而被閉鎖，沒有重合。從整個動作過程來看，最大的疑問是5043開關(guān)A、C相跳開的原因[3]。檢查5043開關(guān)跳閘回路，引起A、C相同時跳閘的可能原因為本體三相不一致保護動作，不經(jīng)過操作箱出口，直接作用于跳閘線圈分開A、C相開關(guān)。

5043開關(guān)三相不一致跳閘回路示意圖如圖5、6所示。5043開關(guān)就地控制柜LCP（Local Control Panel） 內(nèi)三相不一致跳閘回路有兩路，分別控制開關(guān)第一、二跳圈。以第一組跳閘回路為例，兩個三相不一致時間繼電器47、47-1勵磁線圈、接點完全并聯(lián)使用，任何一個繼電器勵磁達到動作時間，其常開接點3-11、4-12均會閉合。其中，3-11接點啟動三相不一致報警繼電器向后臺發(fā)出報警信號；4-12接點導(dǎo)通后，47X繼電器勵磁，溝通第一組跳閘線圈回路，使處于合位的開關(guān)分開，從而實現(xiàn)三相不一致保護跳閘功能[4]。

圖3 CSC-103B保護邏輯部分框圖

圖4 PSL603U保護邏輯部分框圖

現(xiàn)場使用的三相不一致時間繼電器為西安凱盛公司LTD3000型110 V繼電器，繼電器有2個延時整定滾輪，其中滾輪Ⅰ控制3-11接點（報警接點）延時導(dǎo)通，滾輪Ⅱ控制4-12接點（跳閘接點）延時導(dǎo)通。當(dāng)Ⅰ延時回路出現(xiàn)異常時，將導(dǎo)致誤發(fā)三相不一致報警信號，當(dāng)Ⅱ延時回路出現(xiàn)異常時，將導(dǎo)致三相不一致保護動作。

當(dāng)?shù)谝?、二組跳閘回路中任何一個三相不一致時間繼電器Ⅱ延時出現(xiàn)異常，都將導(dǎo)致三相不一致保護動作。由于本體三相不一致保護跳閘不經(jīng)過操作箱出口，且未引入故障錄波，因此A、C相開關(guān)跳開后操作箱出口跳閘指示燈未點亮，且故障錄波裝置未收到A、C相跳閘信息，只有B相跳閘信息，同時滾輪Ⅰ延時回路（報警回路）正常，所以后臺監(jiān)視系統(tǒng)未報“三相不一致”信號。

3 峽林Ⅱ線故障跳閘處理情況及建議

5043開關(guān)本體三相不一致時間繼電器計時錯誤導(dǎo)致開關(guān)未重合，并做如下試驗。在峽林Ⅱ線2套線路保護上模擬A相單相瞬時故障，5042開關(guān)自動重合閘成功，5043開關(guān)A相先分開，在580 ms左右另外兩相分開，同時發(fā)現(xiàn)5043開關(guān)三相不一致繼電器47X勵磁，時間繼電器47紅燈Ⅱ閃亮(紅燈Ⅱ亮表示跳閘延時到，跳閘接點接通跳開關(guān)，開關(guān)跳開后，三相不一致情況消失，紅燈也會熄滅）。通過以上檢查試驗，可以判斷5043開關(guān)三相不一致時間繼電器47（定值是2.5 s）計時存在問題，未等到重合閘時間（700ms）三相不一致動作跳開了5043開關(guān)。

圖5 三相不一致跳閘回路示意圖1

圖6 三相不一致跳閘回路示意圖2

從上面的試驗情況來看，針對本次線路故障，5043開關(guān)的三相不一致時間繼電器存在問題，在600ms左右三相不一致保護提前動作跳開了5043開關(guān)的A、C兩相，導(dǎo)致5043開關(guān)重合閘閉鎖，約800ms后峽林Ⅱ線三峽右三電廠線路開關(guān)重合閘合于故障，第二套線路保護再次動作，跳開了5042開關(guān)，5042開關(guān)動作正確。

針對5043開關(guān)LCP內(nèi)的時間繼電器存在的問題，現(xiàn)場更換了5043開關(guān)LCP柜三相不一致時間繼電器47、47-1、472、472-1（經(jīng)過檢驗合格）后，在峽林Ⅱ線2套線路保護上模擬A相單相瞬時故障，5042、5043開關(guān)重合閘均能重合閘成功；實際模擬5043開關(guān)三相不一致，不一致保護按正確動作延時出口，說明5043開關(guān)的三相不一致時間繼電器更換后正常[5]。

測試拆下來的故障時間繼電器47動作時間3次，確實存在跳閘延時計時不準確情況。在2014 年3月年度檢修期間對LTD3000型110 V繼電器進行檢驗時，再次發(fā)現(xiàn)多個開關(guān)三相不一致時間繼電器計時不正確[6]。

由于該繼電器計時不準已發(fā)生了開關(guān)在運行時線路故障后重合閘不成功，導(dǎo)致線路跳閘，目前分析認為LTD3000型時間繼電器存在設(shè)計缺陷，故障率很高，嚴重影響了開關(guān)的正常運行，建議對該時間繼電器進行換型或升級，避免開關(guān)三相不一致保護誤動作。

[1]王國光.變電站綜合自動化系統(tǒng)二次回路及運行維護 [M].北京：中國電力出版社，2005：5-10.

[2]孟祥萍，高嬿.電力系統(tǒng)分析 [M].北京：高等教育出版社，2004:125-180.

[3]華東電力設(shè)計院.繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程 GB/T 14285—2006[S].北京：中國標準出版社，2006:7-20.

[4]劉天賦，楊軍.華中電網(wǎng)500 kV線路重合閘運行總結(jié) [J].電力系統(tǒng)自動化，1997(08):61-63.

[5]王軍龍，江海生.3／2斷路器接線方式下線路保護與重合閘的配合問題 [J].安徽電力，2006(01):7-9.

[6]朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護原理與技術(shù)：第3版 [M].北京：中國電力出版社，2005:10-44.

Analysis and Suggestions on an Atypical Action of 500 kV AC Line Trip

HU Xuebing，GUO Xiaochuan

（State Grid HubeiCorporation M aintenance Com pany,Yichang,Hubei 443005,China)

Permanentsingle-phase grounding faultoccurred on a 500 kV AC linewith typical 3/2 wiringway,and neither the two sets of line protection systems nor the two sets of switch protection systems act the same.For such situation,fault recorder and protection logic areanalyzed comprehensively.Itis found thatinaccurate relay timingof three-phase inconsistence timing relay of5043 switch body is themain reason.Itisproposed to check and replaceall the three-phase inconsistence time relay.

tripping;reclosing;three-phase inconsistence;relay

TM773

B

1671-0320（2016）03-0009-04

2016-03-30，

2016-04-18

胡學(xué)兵（1982），男，湖北宜昌人，2006年畢業(yè)于三峽大學(xué)電氣工程及自動化專業(yè)，工程師，研究方向為直流輸電運行維護技術(shù)；

郭曉川（1989），男，湖北宜昌人，2010年畢業(yè)于三峽大學(xué)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)，工程師，研究方向為直流輸電運行維護技術(shù)。