毛文泉國(guó)網(wǎng)福建羅源縣供電有限公司，福建福州 350600

淺析相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)對(duì)繼電保護(hù)的影響

毛文泉
國(guó)網(wǎng)福建羅源縣供電有限公司，福建福州 350600

在電網(wǎng)運(yùn)行中，輸電的線路相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)的現(xiàn)象雖然概率比較小，但是偶爾也會(huì)發(fā)生，這對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行帶來(lái)了一定危害。本文主要根據(jù)相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)這種故障特殊的形態(tài)，結(jié)合某種典型相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)故障，對(duì)其參數(shù)數(shù)據(jù)、故障的原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后對(duì)相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)故障下，對(duì)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生的影響進(jìn)行重點(diǎn)分析，以便為這一故障的解決提供借鑒。

相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)；電壓相量；電流相量；繼電保護(hù)

如果相序不對(duì)應(yīng)、不同的交流電在合環(huán)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很大電流，這種巨大電流還是電氣設(shè)備和繼電保護(hù)受到損壞，所以需要核相。對(duì)新建或者更改之后的輸電線路，需要開(kāi)展相序核對(duì)，對(duì)和合環(huán)有關(guān)的二次回路在檢修時(shí)出現(xiàn)的改動(dòng)，也要對(duì)相序進(jìn)行核對(duì)。相序就是在輸電線路內(nèi)，3個(gè)相電壓的瞬時(shí)值到達(dá)某個(gè)數(shù)值先后的次序，也是3個(gè)相電壓相量從超前的相位置至滯后相位置輪換的次序。對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)常見(jiàn)的短路和斷路的故障，各種繼電保護(hù)裝置一般都可以得出相似或者相同故障判斷的結(jié)果以及對(duì)故障進(jìn)行保護(hù)的動(dòng)作。但是相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)和普通的故障相比，在故障的情況、電氣的特征等方面有很大差別，各種繼電保護(hù)裝置在診斷時(shí)可能有不同的結(jié)果，并造成保護(hù)失去作用。

1 某種典型相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)故障的分析

某種典型相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)故障電網(wǎng)的線路圖如圖1所示，S1與S2代表整個(gè)電網(wǎng)內(nèi)的兩個(gè)不同的電源點(diǎn)，QF1，QF2，QF3和QF9是繼電保護(hù)斷路器的裝置，F(xiàn)、D 和L是指3個(gè)變電所a、b與c則是各條線路的相序。發(fā)生的相應(yīng)不對(duì)應(yīng)合環(huán)事故線路是在變電所D與變電所L間，a相序與C相序出現(xiàn)了錯(cuò)連問(wèn)題。

相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)故障原理的分析。在出現(xiàn)了相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)故障時(shí)，電力系統(tǒng)內(nèi)電氣的特征與故障的情況，和傳統(tǒng)斷路、短路的故障有很大差別，對(duì)這一事故進(jìn)行詳細(xì)分析時(shí)，如果仍然使用傳統(tǒng)的對(duì)短路事故進(jìn)行分析的復(fù)合序網(wǎng)法，就和實(shí)際要求不符。按照相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)事故發(fā)生時(shí)電氣的特征分析，對(duì)這一故障的問(wèn)題進(jìn)行分析，找出解決辦法，還需要盡可能從各個(gè)變電站母線的電壓值和線路自身的相位以及電流的大小等出發(fā)。

為了方便對(duì)相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)事故進(jìn)行科學(xué)分析并加以解決，對(duì)圖1典型故障進(jìn)行假設(shè)，變電所F和L都是無(wú)窮大系統(tǒng)，也就是說(shuō)，認(rèn)為電源S1與S2兩側(cè)的母線電壓相同，而且整個(gè)系統(tǒng)中的電阻可以忽略不計(jì)。如果系統(tǒng)的線路是合閘時(shí)，圖1內(nèi)F側(cè)a相序與L側(cè)c相序就構(gòu)成了一條回路，這就可以視為F側(cè)的a相序借助線路DL和線路FD與L側(cè)c相序進(jìn)行短接。假設(shè)F測(cè)的a相序與D側(cè)的C相序處在電壓的大小一致、相位也固定的情況，則可以得出F側(cè)的a相序至L側(cè)的c相序間整個(gè)系統(tǒng)電壓分布的圖形，并可以通過(guò)求解得出D側(cè)的a相序電壓。通過(guò)兩側(cè)線路的阻抗值與電壓差值，就可以求得F側(cè)的a相序電流。各個(gè)數(shù)值間相量圖入圖2：

按照上述分析的步驟，再次進(jìn)行分析可以得到F側(cè)的C相序到L側(cè)的a相序的各個(gè)數(shù)值，其中，各個(gè)數(shù)值間的向量，如圖3。

從上圖2與圖3中能夠看出，F(xiàn)側(cè)a相的電流和F 側(cè) 的C相電流間呈現(xiàn)相反的相位、大小相同的特征，表現(xiàn)出相間的故障。然后可以以此進(jìn)一步得到變電所F、變電所D以及變電所L間母線的電壓之間相位的關(guān)系，以及D側(cè)的a相序電壓與D側(cè)的C相序電壓。在出現(xiàn)了相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)事故時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的電流表現(xiàn)出穿越性的特點(diǎn)，通過(guò)上面的圖畫(huà)可以分析得出F側(cè)與D側(cè)的線路，以及D側(cè)與L側(cè)的線路電流的大小關(guān)系與相位的關(guān)系：第一，F(xiàn)側(cè)與D側(cè)的線路內(nèi)，他們兩端電流的大小是相同的，相位的關(guān)系也是相同的。第二，D側(cè)與L側(cè)的線路內(nèi)，其兩端的電流大小也相同，相位的關(guān)系則是相反的；a相電流與C相電流的大小一致，相位的關(guān)系也是相反的。從圖1內(nèi)能夠看出，DL線路 D側(cè)的繼電保護(hù)裝置是QF9，DL線路L側(cè)的繼電保護(hù)裝置是QF2，F(xiàn)D線路F側(cè)的繼電保護(hù)裝置是QF3，F(xiàn)D線路D側(cè)的繼電保護(hù)裝置是QF1。通過(guò)上述分析，就可以對(duì)應(yīng)得出線路各側(cè)的繼電保護(hù)裝置電壓和電流的向量，具體如圖4：

從以上4類(lèi)繼電保護(hù)裝置在相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)事故內(nèi)的電流與電壓的相量圖能夠看出，其中，QF3與QF2的斷路器電壓與電流相量圖，和兩相不接地短路的故障特征相量圖相似；而QF1與QF9斷路器電壓與電流的相量圖則與任何一種斷路、短路或者接地等故障的類(lèi)型特征相量圖不相似。

2 在相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)故障內(nèi)對(duì)繼電保護(hù)裝置的行為進(jìn)行分析

在這一典型相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)的故障中，4種斷路器所配置的繼電保護(hù)裝置是四方集團(tuán)CSL—101A線路保護(hù)裝置與南瑞集團(tuán)LFP一902A線路保護(hù)裝置。其中，CSL～101A線路保護(hù)裝置動(dòng)作的原理主要是借助故障的前電壓于故障的后電流比相來(lái)進(jìn)行正方向的動(dòng)作；而LFP一902A線路保護(hù)裝置則是借助極化電壓與補(bǔ)償工作電壓間比相進(jìn)行保護(hù)的動(dòng)作。

1）QF3斷路器在故障中的保護(hù)動(dòng)作分析。結(jié)合圖4（a）內(nèi)QF3斷路器在故障中電壓和電流的向量能夠看出，在CSL—IO1A線路保護(hù)裝置作用在QF3斷路器時(shí)，在這一故障內(nèi)其記憶電壓的方向元件在正方向范圍內(nèi)，CSL—IO1A線路保護(hù)裝置可以保護(hù)該斷路器 I段的動(dòng)作。在LFP—902A線路保護(hù)裝置作用在QF3斷路器時(shí)，其動(dòng)作方程大概是為0°，因此 LFP—902A線路保護(hù)裝置可保護(hù)該斷路器動(dòng)作。

2）QF1斷路器在故障中的保護(hù)動(dòng)作分析。結(jié)合圖4（b）中OF1斷路器在故障中電壓與電流向量能夠看出，當(dāng)CSL—IO1A線路保護(hù)裝置作用在 QF1斷路器時(shí)，因?yàn)樵谠摴收蟽?nèi)記憶電壓的方向元件被判定是反方向。所以CSL—101A線路保護(hù)裝置不能保護(hù)這一斷路器的動(dòng)作。當(dāng)LFP—902A線路保護(hù)裝置作用在QF1斷路器時(shí)，其動(dòng)作方程大概是180°。所以LFP—902A線路保護(hù)裝置也不能保護(hù)這一斷路器的動(dòng)作。

3）QF9斷路器在故障中的保護(hù)動(dòng)作分析。結(jié)合圖4（C）中QF9斷路器在故障中電壓與電流向量可以看出，當(dāng)CSL—1O1A線路保護(hù)裝置作用于QF9斷路器時(shí)，雖然在該故障中記憶電壓方向元件判定為正方向，但由于測(cè)量元件不在動(dòng)作區(qū)域內(nèi)，因此，CSL—IO1A線路保護(hù)裝置不可保護(hù)該斷路器動(dòng)作。當(dāng)LFP—902A線路保護(hù)裝置作用作用于QF9斷路器時(shí)，其動(dòng)作方程約為0°。因此LFP-902A線路保護(hù)裝置保護(hù)該斷路器動(dòng)作。

4）QF2斷路器在故障中的保護(hù)動(dòng)作分析。結(jié)合圖4（d）中QF2斷路器在故障中電壓與電流向量可以看出，該斷路器所測(cè)得的故障后電壓與故障后電流的特征，與線路中發(fā)生兩相不接地短路故障時(shí)的特征相量圖類(lèi)似，且故障判斷為正方向。因此，CSL—101A線路保護(hù)裝置和LFP—902A線路保護(hù)裝置均保護(hù)該斷路器動(dòng)作。

3 結(jié)論

綜上所述，相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)故障與常規(guī)故障不同，其電氣的特征也和正常工況或故障的情況不同。因此，分析相序不對(duì)應(yīng)合環(huán)情況下繼電保護(hù)動(dòng)作必須和具體保護(hù)的原理相結(jié)合，不同原理繼電器可能得出不同的結(jié)果。

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