吳玉鵬,張樂(lè)安,邱立偉,冒 杰
(中核核電運(yùn)行管理有限公司,浙江 嘉興 314300)
近年來(lái),隨著通信技術(shù)的發(fā)展,作為線(xiàn)路主保護(hù)之一的光纖電流差動(dòng)保護(hù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。光纖電流差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)單、靈敏度高,具有不受系統(tǒng)振蕩、線(xiàn)路串補(bǔ)電容、平行互感、系統(tǒng)非全相運(yùn)行、單側(cè)電源運(yùn)行方式等影響的特點(diǎn),動(dòng)作速度快、選擇性好,能可靠反映線(xiàn)路上各種類(lèi)型故障,并且具備天然的選相能力,可準(zhǔn)確分辨區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障,具有其他縱聯(lián)保護(hù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
光纖電流差動(dòng)保護(hù)包括分相電流差動(dòng)保護(hù)和零序電流差動(dòng)保護(hù)。在保護(hù)驗(yàn)收和日常預(yù)防性維修時(shí),需對(duì)光纖電流差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行調(diào)試,而其中零序電流差動(dòng)保護(hù)是調(diào)試項(xiàng)目中難度系數(shù)最高的部分。本文以南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的PCS-931GM(M)超高壓線(xiàn)路成套保護(hù)裝置為例,介紹零序電流差動(dòng)保護(hù)的單體調(diào)試方法和保護(hù)聯(lián)調(diào)的步驟。
對(duì)電流差動(dòng)保護(hù)而言,負(fù)荷電流是穿越性電流,是制動(dòng)電流,不產(chǎn)生動(dòng)作電流;經(jīng)高電阻接地后,其短路電流很小,因此動(dòng)作電流很小。在重負(fù)荷情況下,線(xiàn)路內(nèi)部發(fā)生經(jīng)高阻接地故障,制動(dòng)電流很大,但動(dòng)作電流不大,此種情況下的穩(wěn)態(tài)量差動(dòng)保護(hù)靈敏度可能不足,會(huì)導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。
對(duì)零序差動(dòng)保護(hù)而言,其不反應(yīng)負(fù)荷電流,所以無(wú)負(fù)荷電流產(chǎn)生的制動(dòng)作用,受過(guò)渡電阻影響較小。此種情況下的零序差動(dòng)保護(hù)靈敏度較高,通過(guò)低比率制動(dòng)系數(shù)的穩(wěn)態(tài)差動(dòng)元件選相和零序電流差動(dòng)元件構(gòu)成零序差動(dòng)保護(hù),經(jīng)40 ms延時(shí)動(dòng)作。其動(dòng)作方程為
式 中:Φ=A,B,C;ICD0為 零 序 差 動(dòng) 電流,ICD0=│iM0+iN0│為兩側(cè)零序電流矢量和的幅值;IR0為零序制動(dòng)電流,IR0=│iM0-iN0│為兩側(cè)零序電流矢量差的幅值;ICDΦ為相電流差動(dòng)電流,ICDΦ=│iMΦ+iNΦ│為兩側(cè)相電流矢量和的幅值;IRΦ為相制動(dòng)電流,IRΦ=│iMΦ-iNΦ│即為兩側(cè)相電流矢量差的幅值;無(wú)論是否投入電容電流補(bǔ)償,IL均為“差動(dòng)電流定值”(整定值)和1.25倍實(shí)測(cè)電容電流的較大值。
在探討零序電流差動(dòng)保護(hù)調(diào)試方法前,有必要先介紹穩(wěn)態(tài)相電流差動(dòng)繼電器的動(dòng)作方程。
(1) 穩(wěn)態(tài)I段相電流差動(dòng)保護(hù),其動(dòng)作方程為
式中:Φ=A,B,C;當(dāng)投入電容電流補(bǔ)償時(shí),IH為1.5倍“差動(dòng)電流定值”(整定值)和4倍實(shí)測(cè)電容電流的較大值;當(dāng)不投入電容電流補(bǔ)償時(shí),IH為1.5倍“差動(dòng)電流定值”(整定值)、4倍實(shí)測(cè)電容電流和1.5UN/XC1的較大值(UN為二次側(cè)額定相電壓,XC1為線(xiàn)路正序容抗定值)。
(2) 穩(wěn)態(tài)Ⅱ段相電流差動(dòng)保護(hù)經(jīng)25 ms延時(shí)動(dòng)作,其動(dòng)作方程為
式中:Φ=A,B,C;當(dāng)投入電容電流補(bǔ)償時(shí),IM為“差動(dòng)電流定值”(整定值)和1.5倍實(shí)測(cè)電容電流的較大值;當(dāng)不投入電容電流補(bǔ)償時(shí),IM為“差動(dòng)電流定值”(整定值)、1.5倍實(shí)測(cè)電容電流和1.25UN/XC1的較大值。
校驗(yàn)零序電流差動(dòng)保護(hù),即模擬高阻接地故障,讓電氣量滿(mǎn)足零序電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù),又不能使穩(wěn)態(tài)相電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。不同保護(hù)動(dòng)作情況下的動(dòng)作門(mén)檻值如表1所示。
若采用“差動(dòng)電流定值”作為動(dòng)作門(mén)檻值,零序電流差動(dòng)和穩(wěn)態(tài)Ⅱ段相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作區(qū)域完全重疊,將無(wú)法區(qū)分保護(hù)動(dòng)作情況;若增大測(cè)試電流,穩(wěn)態(tài)I段相差動(dòng)保護(hù)也會(huì)動(dòng)作,更無(wú)法區(qū)分保護(hù)動(dòng)作情況。PCS-931GM(M)超高壓線(xiàn)路成套保護(hù)裝置無(wú)法通過(guò)修改運(yùn)行方式控制字或修改定值來(lái)閉鎖穩(wěn)態(tài)相電流差動(dòng)保護(hù)。經(jīng)推敲,在調(diào)試過(guò)程中可通過(guò)繼保測(cè)試儀加入電容電流,使得“1.25倍實(shí)測(cè)電容電流”成為零序電流差動(dòng)的動(dòng)作門(mén)檻值,則電容電流IC應(yīng)滿(mǎn)足:1.25IC>IZD(差動(dòng)電流),即IC>0.8IZD。
以某500 kV開(kāi)關(guān)站某條線(xiàn)路為例,其主保護(hù)采用PCS-931GM(M)超高壓線(xiàn)路成套保護(hù)裝置。差動(dòng)電流定值IZD=0.42 A,線(xiàn)路正序容抗定值XC1=1 872 ?,電容電流補(bǔ)償不投入。據(jù)定值可知:1.5UN/XC1=0.046,1.25UN/XC1=0.039。由于1.5UN/XC1,1.25UN/XC1值較小,均小于“差動(dòng)電流定值”,IH,IM的取值與這2個(gè)數(shù)值無(wú)關(guān)。根據(jù)電容電流關(guān)系式:1.25IC>IZD,IC>0.336 A,則4倍實(shí)測(cè)電容電流必然大于1.5倍“差動(dòng)電流定值”,1.5倍實(shí)測(cè)電容電流也必然大于“差動(dòng)電流定值”。所以,此時(shí)穩(wěn)態(tài)I段相差動(dòng)動(dòng)作門(mén)檻值為“4倍實(shí)測(cè)電容電流”,穩(wěn)態(tài)Ⅱ段相差動(dòng)動(dòng)作門(mén)檻值為“1.5倍實(shí)測(cè)電容電流”,均大于零序電流差動(dòng)動(dòng)作門(mén)檻“1.25倍實(shí)測(cè)電容電流”,這就成功避免零序電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)穩(wěn)態(tài)I,Ⅱ段相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。
(1) 將保護(hù)用尾纖短接,“本側(cè)識(shí)別碼”和“對(duì)側(cè)識(shí)別碼”整定為相同,構(gòu)成自發(fā)自收方式;斷路器跳閘位置不接入。
(2) 模擬故障前狀態(tài)。加三相額定電壓和三相對(duì)稱(chēng)容性電流(電流超前電壓90°),以保證零序差動(dòng)保護(hù)試驗(yàn)時(shí)穩(wěn)態(tài)相電流差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作,持續(xù)15 s,避開(kāi)手合故障。因?yàn)檫@是自環(huán)模式,測(cè)試儀所加電流是裝置測(cè)量電流的0.5倍,即測(cè)試儀加入電容電流0.5IC。
(3) 模擬故障時(shí)狀態(tài)。加任一故障相電流IK,其余兩相電流為0,以同時(shí)滿(mǎn)足啟動(dòng)條件和選相條件,持續(xù)100 ms。故障電流應(yīng)滿(mǎn)足:IK=0.5×m×IC×1.25。m=0.95時(shí),差動(dòng)不動(dòng)作;m=1.05時(shí),差動(dòng)保護(hù)選相動(dòng)作,動(dòng)作時(shí)間約50 ms。從動(dòng)作時(shí)間可判別為零序電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。
保護(hù)功能聯(lián)調(diào)前,首先檢查光纖頭的清潔度。將保護(hù)使用的光纖通道可靠連接,保護(hù)裝置參數(shù)設(shè)置恢復(fù)正常。通道調(diào)試完成后,確保裝置上“縱聯(lián)通道異常燈”未亮,“縱聯(lián)通道異?!蔽闯霈F(xiàn)告警。
差動(dòng)保護(hù)壓板投入,模擬一側(cè)開(kāi)關(guān)合位,另一側(cè)開(kāi)關(guān)分位。開(kāi)關(guān)合位側(cè)模擬線(xiàn)路發(fā)生高阻接地故障,開(kāi)關(guān)分位側(cè)保護(hù)將通過(guò)“跳位起動(dòng)”方式,向開(kāi)關(guān)合位側(cè)發(fā)“差動(dòng)允許”信號(hào)。開(kāi)關(guān)合位側(cè)零序電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作出口,開(kāi)關(guān)分位側(cè)保護(hù)不動(dòng)作。
差動(dòng)保護(hù)壓板投入,模擬兩側(cè)開(kāi)關(guān)均在合閘位置。一側(cè)模擬弱饋(弱電源側(cè)),加三相正序電壓34 V(小于65 %Un,大于PT斷線(xiàn)告警電壓33 V);另一側(cè)模擬線(xiàn)路發(fā)生高阻接地故障,弱饋側(cè)保護(hù)通過(guò)“低電壓”啟動(dòng)元件向另一側(cè)發(fā)“差動(dòng)允許”信號(hào)。兩側(cè)零序電流差動(dòng)保護(hù)均動(dòng)作出口。
表1 不同保護(hù)動(dòng)作情況下的動(dòng)作門(mén)檻值
通過(guò)分析PCS-931GM(M)超高壓線(xiàn)路保護(hù)裝置的零序電流比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)判據(jù),探討零序電流差動(dòng)保護(hù)的單體調(diào)試方法以及保護(hù)聯(lián)調(diào)的步驟,為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員提供了參考依據(jù)。
1 DL/T995—2006,繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)化裝置檢驗(yàn)規(guī)程[S].北京:中國(guó)電力出版社,2006.
2 夏建礦.關(guān)于輸電線(xiàn)路光纖電流差動(dòng)保護(hù)的若干問(wèn)題討論[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,38(10):141-144.