芻議我國500千伏電網(wǎng)繼電保護運行概況

劉召坤 劉美娟

摘要：本文概述了我國500千伏電網(wǎng)事故情況和繼電保護運行情況，包括各類保護在電網(wǎng)正常狀態(tài)和事故狀態(tài)下所發(fā)生的不正確動作情況和原因，以及取得的若干經(jīng)驗教訓(xùn)。

關(guān)鍵詞：500千伏;繼電;保護運行

一、500kv系統(tǒng)故障情況及特點

我國500kv線路自投運以來發(fā)生的故障情況：①東北系統(tǒng)共發(fā)生故障17次，其中線路故障15次（單相接地5次，其他10次開始為單相接地，重合或強送后轉(zhuǎn)化為多相故障）;斷路器斷口套管污閃1次;變壓器線圈接地1次。②華北系統(tǒng)共發(fā)生故障17次，其中線路故障1 5次（單相接地13次，兩相接地1 次，斷線又接地1次 ）;母線單相接地兩次。③華中系統(tǒng)共10 次，其中線路故障6次（單相接地5次，導(dǎo)線舞動引起相間短路1次 ）;母線單相接地1次;變壓器或引線故障3次。④華東系統(tǒng)線路及母線故障共15次，由于雷雨或污閃，大部分由單相接地發(fā)展為相間故障。⑤山東系統(tǒng)線路故障1次，系單相接地。⑥廣東系統(tǒng)江門變電站GIS故障2次。

在上述故障中值得指出的是：

1、東北、華東都曾由于大面積污閃造成500千伏電網(wǎng)同時多處故障，如東北17 次故障中10次是污閃，華東在幾個小時內(nèi)由于污閃相繼斷開5條500千伏線路。這些故障往往表現(xiàn)為轉(zhuǎn)換性故障，最短轉(zhuǎn)換時間為2 5 ms。在重合或強送后往往發(fā)展為多相故障。

2、對樹放電經(jīng)大電阻接地，東北系統(tǒng)曾發(fā)生多次，接地的故障電阻達300 歐。

3、華北系統(tǒng)曾由于鳥糞造成瓷瓶閃絡(luò)多次，這 種故障一般能重合成功。

4、華東系統(tǒng)徐州任莊變電所由于電流互感器連續(xù)造成故障多起，一般是永久性故障。

5、各系統(tǒng)都發(fā)生過母線故障，這些故障有的是由于GIS、斷路器或互感器故障引起，有的是由于外部原因引起，如風(fēng)吹導(dǎo)線落于母線引線上及帶負(fù)荷拉刀閘等。

二、繼電保護運行情況

對各電網(wǎng)的500千伏繼電保護裝置，不論是國內(nèi)研制的還是引進的，在正式投入運行前都進行了大量工作。除進行嚴(yán)格的動模試驗及常規(guī)的調(diào)整校驗外，一般還進行了實際;短路試驗。投入運行后，除個別保護（如行波保護） 不夠成熟或因整定不當(dāng)出現(xiàn)一些問題外，大多數(shù)保護裝 置的運行情況是較好的。各電網(wǎng)500千伏系統(tǒng)保護自投運后至今總的正確動作率見表1。

保護的動作速度是比較快的。華北的故障錄波結(jié)果表明：線路近故障點側(cè)切除時間一般在3 0—4 0 ms之內(nèi)，遠故障點側(cè)經(jīng)收到允許信號后跳閘，切除時間一般在60一70ms之內(nèi)，其中保護裝置本身動作時間約為10一40 ms，直跳元件12ms左右，通道傳輸時間約10ms左右，斷路器（日本、門子產(chǎn)品）開斷時間僅20ms左右。母差保護動作時間30ms左右。但ASEA的RADSS母差保護動作很快，華東任莊變該保護動作跳開斷路器總時間僅40 ms。

保護裝置的動作行為按以下兩種情況分別說明：

1、系統(tǒng)發(fā)生故障時保護裝置的動作行為

在500kV電網(wǎng)發(fā)生的50多次故障中，各類保護裝置共動作700 余次，絕大數(shù)保護動作都是正確的。如不計及正常運行時保護的誤動作，東北系統(tǒng)故障時保護正確動作率為98.17 %，華中系統(tǒng)故障時保護正確動作率為92.5 %。由于快速正確切除故障，對保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和防止設(shè)備損壞起了重要作用。特別是華東、東北的大面積污閃，造成連續(xù)故障或多處故障，華東任莊變電所由于電流互感器造成的連續(xù)多次故障，繼電保護受到了嚴(yán)峻考驗，結(jié)果都做到相繼正確動作。由于故障清除時間很短，不僅未損壞設(shè)備和線路，而且很多情況瓷瓶閃絡(luò)痕跡也很輕微。因此，華北系統(tǒng)有多次故障盡管故障測距裝置已正確指出故障所在地區(qū)，但查線人員還是很難找到故障點，有的是經(jīng)多檢查或停電登桿才找到的。所有線路都采用單相重合閘方式。華北、華中重合成功率較高;華北13次單相接地故障重合成功12次。但華東東北由于污閃等原因造成多次轉(zhuǎn)換性故障或相間故障，使重合成功率不高。

在繼電保護數(shù)百次動作中也出現(xiàn)了少數(shù)幾次動作不正確的情況。如華北系統(tǒng)有兩次故璋，GE生產(chǎn)的SLY列SLCN高頻方向保護拒動（一次是一側(cè)拒動，另一次兩側(cè)拒動 ），原因未查明。華中系統(tǒng)葛一鳳線的SLY P / SLCN 保護由于負(fù)序濾過器中一個集成電路片損壞而在一次故障中拒動，該線路ASEA生產(chǎn)的RA Z f E 距離保護曾在一次單相故障時經(jīng)延時后兩相動作跳開三相，原因未查明。

2、系統(tǒng)未發(fā)生故障時保護裝置運行情況

實踐表明，保護裝置在正常運行時曾出現(xiàn)不少不正常情況，其中不少次導(dǎo)致了誤跳閘。華中、東北、華東保護誤動情況大多數(shù)發(fā)生在正常運行沒有故障的情況。誤動的原因有以下幾種：（1）產(chǎn)品質(zhì)量不佳或元件損壞引起保護誤動。如華中雙鳳線保護由于挪威復(fù)用載波機屏內(nèi)溫度過高引起誤動3次，元件損壞引起誤動l次。華中系統(tǒng)由于使用的BBC產(chǎn)NSD一61音頻復(fù)用設(shè)備發(fā)訊繼電器時間過快，在電源干擾時抖動誤發(fā)信號導(dǎo)致3次切機切負(fù)荷。華北系統(tǒng)因西門子音頻復(fù)用設(shè)備元件焊接不良誤發(fā)遠方跳閘信號導(dǎo)致斷開線路1 次。華東系統(tǒng)瓶窯線的SLY P / SLCN保護由于插件背板接觸不良造成誤動1次，洛繁線并聯(lián)高壓電抗器保護因溫度過高誤動導(dǎo)致線路跳開。東北系統(tǒng)由于遼陽變電所的PG一1故障錄波器電流端子擊穿引起串接的零序電流保護動作誤跳線路，主變保護因元件損壞誤啟動失靈保護跳開500 kV側(cè)線路。此外，由于保護裝置本身質(zhì)量不好造成裝置異常但尚未導(dǎo)致線路跳閘的情況也有多起。如華北地區(qū)西門子保護的電源多次損壞，國產(chǎn)晶體管保護的元件損壞，但未導(dǎo)致線路跳閘。（2）裝置尚不成熟和使用整定不當(dāng)造成保護誤動。

三、幾點經(jīng)驗

1、采用質(zhì)量好，有成熟運行經(jīng)驗的保護，并在投運前進行全面的、仔細的校驗，是保證繼電保護運行質(zhì)量的關(guān)鍵。不論是國內(nèi)研制還是國外引進的新型保護都應(yīng)進行嚴(yán)格的動態(tài)模擬試驗，事實證明這是考察保護性能最有效的方法。引進的各種保護，在動模試驗中都曾發(fā)現(xiàn)一些問 題，并做了必要的改進。投運前必要時還要進行現(xiàn)場短路試驗。

2、國內(nèi)500千伏電網(wǎng)保護的配置是合理的，線路一般配備了兩套獨立的、性能完整（能快速切除全線各類故障并對相鄰母線和部分線路有一定后備作用）的保護裝置。運行中曾發(fā)生過一套保護拒動的情況，由于還有另一套保護快速切除故障，因而未對系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。

3、所使用保護的性能基本符合要求。動作速度一般較快，切除故障時間一般小于0.08秒，近故障端更短。根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗，保護應(yīng)有能在高電阻（達300歐姆）接地時可靠動作的功能（允許延時動作），例如增設(shè)帶時延的靈敏零序電流保護。保護裝置要有較好的適應(yīng)轉(zhuǎn)換性故障的 功能，以便在大面積污閃連續(xù)轉(zhuǎn)換故障時發(fā)揮作用。動模試驗曾表明，當(dāng)系統(tǒng)因故璋而暫穩(wěn)破壞或失穩(wěn)后又發(fā)生故障時，引進的保護在某些情況下的特性不夠好，實際運行雖尚未遇到此 種情況，但仍應(yīng)注意。

參考文獻：

[1]芻議我國500千伏電網(wǎng)繼電保護運行概況.中國電機工程學(xué)會繼電保護專委 會.