(中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司 柳州局，廣西 柳州 545006)

1 引言

線路縱聯(lián)保護(hù)是當(dāng)線路發(fā)生故障時,使兩側(cè)開關(guān)同時快速跳閘的一種保護(hù)裝置,是線路的主保護(hù)。它以線路兩側(cè)判別量的特定關(guān)系作為判據(jù)。即兩側(cè)均將判別量借助通道傳送到對側(cè),然后,兩側(cè)分別按照對側(cè)與本側(cè)判別量之間的關(guān)系來判別區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障。

220kV及以上系統(tǒng)配置的大量縱聯(lián)距離(方向)保護(hù)，按照保護(hù)啟動后40ms進(jìn)入功率倒向邏輯，而系統(tǒng)故障分析和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，220kV及以上系統(tǒng)故障切除時間小于40ms的現(xiàn)象多次出現(xiàn)，因而，保護(hù)的功率倒向邏輯不能適應(yīng)故障快速切除的工況，保護(hù)存在誤動的風(fēng)險

本文分析了500kV某站220kV乙線發(fā)生單相瞬時性故障時甲線保護(hù)誤動的原因，揭示了故障切除時間小于保護(hù)進(jìn)入功率倒向邏輯經(jīng)典設(shè)計(jì)值的風(fēng)險，提出了防范縱聯(lián)保護(hù)功率倒向時保護(hù)誤動的處理對策及新建線路的保護(hù)配置原則。

2 故障跳閘情況

2012年4月27日14時01分01秒，220kV乙線發(fā)生C相瞬時故障，A站側(cè)故障電流為38.8kA，B站側(cè)故障電流1.44kA，220kV乙線主一、主二保護(hù)均動作，220kV乙線兩側(cè)開關(guān)C相跳閘，重合成功。與此同時，220kV甲線主二保護(hù)動作，220kV甲線開關(guān)C相跳閘，重合成功。

3 保護(hù)動作情況

3.1 220kV乙線保護(hù)動作情況

220kV乙線兩側(cè)保護(hù)配置為：主一保護(hù)RCS-931BM，主二保護(hù)RCS-902CB。A站側(cè)的主一保護(hù)工頻變化量距離、電流差動、距離I段保護(hù)動作，重合閘動作；主二保護(hù)工頻變化量距離、縱聯(lián)距離、縱聯(lián)零序、距離I段保護(hù)動作，重合閘動作。B站側(cè)主一保護(hù)電流差動動作，重合閘動作；主二保護(hù)縱聯(lián)距離動作，縱聯(lián)零序動作，重合閘動作。

2.2 220kV甲線保護(hù)動作情況

220kV甲線兩側(cè)保護(hù)配置為：主一保護(hù)RCS-931BM，主二保護(hù)RCS-902CB(版本：V2.00)。220kV甲線在乙線故障時，A站側(cè)主二保護(hù)RCS-902CB 48ms縱聯(lián)距離保護(hù)動作，重合成功；B站側(cè)主二保護(hù)RCS-902CB 170ms縱聯(lián)零序方向保護(hù)動作，重合成功。

4 220kV甲線保護(hù)動作分析

220kV甲線保護(hù)動作時序圖，如圖1所示。

圖1 220kV甲線保護(hù)動作時序圖

圖2 甲線功率倒向示意圖

4.1 220kV甲線主二保護(hù)RCS-902CB誤動的原因

在220kV乙線發(fā)生故障時，故障點(diǎn)在A站側(cè)出口，220kV甲線B站側(cè)RCS-902CB判斷為正方向故障，啟動發(fā)信，在故障發(fā)生40ms時，乙線A站側(cè)開關(guān)跳開，甲線發(fā)生功率倒向，甲線A站側(cè)RCS-902CB在乙線A站側(cè)開關(guān)跳開后判斷為正方向故障，保護(hù)裝置沒有進(jìn)入功率倒向邏輯，同時收到對側(cè)的發(fā)信信號，經(jīng)過5ms確認(rèn)延時后跳閘。

RCS-902系列保護(hù)裝置設(shè)計(jì)了防止功率倒方向誤動的邏輯。RCS-902CB保護(hù)裝置功率倒向邏輯為：啟動40ms之內(nèi)，若滿足區(qū)內(nèi)故障條件(正方向且有收信)，縱聯(lián)距離延時5ms出口；啟動40ms之內(nèi)，若不滿足區(qū)內(nèi)故障條件(正方向且有收信)，縱聯(lián)距離25ms延時出口。但本次故障，保護(hù)裝置未能進(jìn)入功率倒向邏輯。

4.2 RCS-902CB保護(hù)裝置未進(jìn)入功率倒方向邏輯的原因

RCS-902CB保護(hù)裝置未進(jìn)入功率倒方向邏輯的原因主要為以下兩方面：

(1) 故障在40ms內(nèi)快速切除。乙線A站側(cè)保護(hù)動作時間快(工頻變化量阻抗元件4ms即動作出口)，開關(guān)跳閘時間也快(保護(hù)發(fā)出跳令到開關(guān)完全斷弧僅36ms)，故障后40ms開關(guān)完全斷弧切除故障。因開關(guān)跳開后導(dǎo)致甲線發(fā)生功率倒方向，倒向后A站側(cè)保護(hù)裝置3～4ms后即判為正方向故障，43ms保護(hù)發(fā)信，48ms時縱聯(lián)距離元件動作，同時收信返回。

(2)甲線保護(hù)啟動較慢。由于B站側(cè)為負(fù)荷側(cè)，在乙線發(fā)生故障時，流過甲線的故障電流不大，保護(hù)啟動較慢，甲線A站側(cè)主二保護(hù)RCS-902CB在故障后6ms啟動。相對保護(hù)啟動時刻而言，功率倒向發(fā)生在保護(hù)啟動34ms時刻(未達(dá)到程序設(shè)計(jì)的40ms進(jìn)入功率時間)，導(dǎo)致甲線A站側(cè)RCS-902CB保護(hù)延遲進(jìn)入功率倒方向邏輯。

4.3 甲線B站側(cè)故障后176ms縱聯(lián)零序保護(hù)動作原因

甲線A站側(cè)在故障后43ms判為正方向，開始發(fā)信；在48ms保護(hù)動作后，持續(xù)發(fā)信(RCS-902CB邏輯為保護(hù)動作后對應(yīng)的動作相即開始發(fā)信，跳令返回后繼續(xù)發(fā)信150ms)。故障后95ms甲線A站側(cè)開關(guān)C相跳開，甲線變?yōu)榉侨噙\(yùn)行，由于負(fù)荷電流的原因，甲線B站側(cè)保護(hù)裝置的零序電流在零序方向過流定值的邊界，在故障后151ms左右零序電流1.59A(一次值382A)滿足零序方向過流定值1.5A(一次值360A)；同時由于甲乙線C相開關(guān)跳開且B站為終端站，B站C相電壓僅為53.2V，產(chǎn)生零序電壓3U0為22.98V，且零序方向?yàn)檎?零序電壓滯后零序電流96.6°)，同時又收到A站側(cè)的C相允許信號，延時25ms甲線B站側(cè)縱聯(lián)零序保護(hù)在故障后176ms動作出口跳C相開關(guān)。

圖3 甲線B站側(cè)零序方向圖

5 防范措施

5.1 臨時緊急措施

(1)梳理平行多回線和環(huán)網(wǎng)線路配置的縱聯(lián)保護(hù)，核實(shí)是否存在功率倒向誤動風(fēng)險。

(2)分析確定相關(guān)平行多回線或環(huán)網(wǎng)線路同時跳閘對系統(tǒng)的影響和風(fēng)險大小。

(3)對于縱聯(lián)保護(hù)存在誤動風(fēng)險的平行多回線和環(huán)網(wǎng)線路，臨時退出相關(guān)線路保護(hù)的工頻變化量距離元件。在縱聯(lián)保護(hù)經(jīng)軟件升級或改造，適應(yīng)功率倒向時間小于40ms工況后，投入相關(guān)線路的工頻變化量距離元件。

5.2 保護(hù)改造

(1)盡快安排技改，將無旁路代路需求的縱聯(lián)距離(方向)保護(hù)可采取更換插件的方式改造為光纖電流差動保護(hù)。

(2)逐步將有旁路代路需求的縱聯(lián)距離保護(hù)改造為集成接點(diǎn)方式縱聯(lián)距離的光纖電流差動保護(hù)，正常運(yùn)行時選擇為光差保護(hù)運(yùn)行，旁路代路時選擇為縱聯(lián)距離保護(hù)運(yùn)行。

(3)改造后的保護(hù)應(yīng)選用雙通道光纖電流差動保護(hù)，或雙通道集成縱聯(lián)距離保護(hù)的光纖電流差動保護(hù)。

6 建議

新建220kV及以上線路，原則上配置兩套雙通道的光纖電流差動保護(hù)。有特殊需求(如旁路代路和重冰區(qū)線路)時，可配置集成縱聯(lián)距離保護(hù)的光纖電流差動保護(hù)。

7 結(jié)語

分析了500kV某站220kV乙線發(fā)生單相瞬時性故障時甲線保護(hù)誤動的原因，揭示了故障切除時間小于保護(hù)進(jìn)入功率倒向邏輯經(jīng)典設(shè)計(jì)值的風(fēng)險，提出了防范縱聯(lián)保護(hù)功率倒向時保護(hù)誤動的處理對策，提出了新建線路的保護(hù)配置原則。

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