220 kV線路保護動作的行為分析

莊鳳華

(廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，福建 廈門 361000)

220 kV線路保護動作的行為分析

莊鳳華

(廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，福建 廈門 361000)

針對某電廠220 kV線路跳閘時2套保護動作結果不一致情況，調用了故障錄波數(shù)據(jù)，采用對稱分量法并結合相量圖對其進行分析，找出了動作結果不同的根本原因，提出了針對特殊故障保護動作行為的分析方法，對現(xiàn)場故障分析具有一定的借鑒意義。

兩相接地短路；對稱分量法；相量圖；故障錄波

0 引言

220 kV及以上電壓等級線路都應配置2套不同原理的主保護；當系統(tǒng)故障2套保護動作結果不一致時，應結合保護的基本原理，并根據(jù)實際故障情況進行深入分析，切不可根據(jù)保護的動作結果直接簡單判斷保護動作是否正確。

1 事故經過

某電廠220 kV線路部分主接線如圖1所示。

事故發(fā)生前的運行方式為：嵩京Ⅰ路223、嵩山Ⅰ路225掛Ⅰ段母線運行；嵩禾Ⅰ路227掛Ⅲ段母線運行；嵩京Ⅱ路224、嵩山Ⅱ路226掛Ⅱ段母線運行；嵩禾Ⅱ路228掛Ⅳ段母線運行；母聯(lián)22M，22K及母分22O，22W全部處于合位。

2016-09-14，嵩禾Ⅱ路228開關受臺風影響，運行中三相跳閘(228線路保護配置：2套配置，分別為南瑞繼保RCS-931及RCS-902微機保護)。

報警信息及保護動作如下：

RCS-931裝置：電流差動保護，故障相別為B，C相，TA，TB，TC跳閘燈亮；

RCS-902裝置：縱聯(lián)距離、縱聯(lián)零序保護動作，故障相別為B相，TB跳閘燈亮；

調出各保護裝置跳閘報告，如表1所示。

保護定值如表2，3所示。

2 保護動作行為分析

2.1 RCS-931保護動作行為分析

2．1．1 動作波形圖

B，C兩相故障電流較大且相位基本相反，A相電流為0，存在一定的零序電流，A相電壓基本無變化，故障時B，C電壓明顯降低。保護啟動9 ms后發(fā)出跳A，B，C指令，故障電流持續(xù)時間大約為50 ms。

圖1 220 kV線路部分主接線示意

表1 各保護裝置跳閘報告

表2 RCS-931保護定值(表中1為投入)

表3 RCS-902保護定值(表中1為投入)

2．1．2 選相

RCS-931保護差動選相元件工頻變化量和穩(wěn)態(tài)差動繼電器動作時，相應動作相選為故障相，因此保護選出故障相為B，C相。由于定值中整定為投多相故障閉重，因此保護動作三跳，動作行為符合定值要求。

2.2 RCS-902保護動作行為分析

2．2．1 動作波形圖

B，C兩相故障電流較大且相位基本相反，A相電流為0，存在一定的零序電流，A相電壓基本無變化，故障時B，C電壓明顯降低。保護啟動后，立即啟動發(fā)信，4 ms后收信，22 ms后停信，停信后6 ms發(fā)出跳B相指令，故障電流持續(xù)時間大約為50 ms。

2．2．2 選相

RCS-902保護選相元件分變化量選相元件及穩(wěn)態(tài)量選相元件，所有反映變化量的保護(工頻變化量阻抗保護)用變化量選相元件，所有穩(wěn)態(tài)量(如縱聯(lián)距離、階段式距離保護)用穩(wěn)態(tài)量選相元件。本裝置中采用工作電壓變化量選相元件及與比相的選相元件進行選相。

本次故障相量關系如圖2所示。

圖2 本次故障的相量圖

圖3 常規(guī)兩相故障相量圖

常規(guī)兩相接地故障相量關系如4所示。

圖4 常規(guī)兩相接地故障相量圖

依據(jù)上述相量分析，可以清楚看出，如果按常規(guī)兩相故障或常規(guī)兩相接地故障分析選相結果，本次的動作結果將出現(xiàn)錯誤。本次故障的電氣特征與常規(guī)相間短路和相間接地短路均存在差異，屬于特殊的兩相接地故障。分析此類故障時，必須采用對稱分量法分析各序量關系，才能得到正確結果。

依據(jù)RCS-902保護原理，距離保護選區(qū)如圖5所示。

圖5 距離保護選區(qū)示意

為了進一步分析RCS-902保護選相情況，調用220 kV線路故障錄波讀取有關數(shù)據(jù)，其波形如圖6所示。

圖6 220 kV線路故障錄波

從錄波數(shù)據(jù)可以看出，本次故障B，C兩相故障電流較大且相位基本相反，但存在一定的零序電流(與線路保護動作報告基本一致)。A相電壓基本無變化，故障時B，C電壓明顯降低，且有值很小的零序電壓。本次故障的電氣特征與常規(guī)的相間短路(兩相電流反向且無零序電流)和常規(guī)相間接地短路(相間電流較大且零序電流較大)均存在差異，電氣特征相對復雜，應為特殊的兩相接地故障。

由線路故障錄波圖估算各電流、電壓數(shù)值及相位，如表4所示。

表4 電流、電壓數(shù)值及相位

RCS-902距離保護故障選相是通過6個距離元件(3個接地和3個相間)的動作行為以及選區(qū)結果的綜合判別。在本次故障中，由于本側保護感受到電氣特征中存在零序電流，裝置進入接地故障的判別邏輯中。根據(jù)表4數(shù)值，其參考相量如圖7所示。由表3，4的數(shù)據(jù)可得各測量阻抗。

B相測量阻抗：

其中：ZBJ為 B相測量阻抗；ZBDZ為 B相動作阻抗；ZBZD為B相整定阻抗；ΦLM為整定阻抗靈敏角；ΦB為B相測量阻抗角，即(-162．80)-(-185．30)=22．5°。

CA相測量阻抗：

其中：ZCAJ為CA相測量阻抗；ΦCA為CA相電壓夾角，即360°-209．4°＝150．6°；ZZDCA為CA相整定阻抗；ΦLM為整定阻抗靈敏角；ZDZCA為CA相動作阻抗；ΦCA0為CA相測量阻抗角(由相量圖估算值)。

結合圖7可知，UCA超前ICA接近160°，ZCA不會動作，因此選相結果只能是B相故障。結合選區(qū)結果和距離元件動作行為，保護可靠判斷B相為故障相，因此只發(fā)出跳B指令，這也符合RCS-902保護的動作原理。

圖7 電流和電壓的相量圖

綜上分析，2套保護在本次故障中雖然動作選相結果不同，但都符合各自的動作原理。

3 結束語

故障錄波及相量圖對分析保護動作結果有著至關重要的作用，當同一條線路出現(xiàn)2套保護動作結果不一致時，應根據(jù)故障實際情況分析保護動作行為，調用相關故障錄波數(shù)據(jù)，采用對稱分量法并結合相量圖及保護動作原理進行分析，才能得到正確的結果。此次故障的分析結果也驗證了《防止電力生產事故的二十五項重點要求》的正確性，即“220 kV線路保護應該配置雙套不同原理的主保護的必要性?！?/p>

1 國家能源局．防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義[M]．中國電力出版社，2014．

2 高春如．大型發(fā)電機組繼電保護整定計算與運行技術[M]．北京：中國電力出版社，2005．

2016-12-19。

莊鳳華(1974—)，女，工程師，主要從事電廠繼電保護工作，email：925553961@qq．com。