冀紅宙,李 麗

RADSS/S型母線保護裝置適用于220 k V及以下電壓等級,該保護裝置在中國高壓電網(wǎng)中已運行了很長時間,有良好的運行效果,但由于運行時間較長,自行檢查能力較差,并且維護起來比較困難,因此不能滿足雙重化配置的要求.

本文主要通過分析河南白沙電廠110 k V機組保護和母差保護在一次系統(tǒng)故障中的動作情況,分析了Ⅰ母母差保護動作、Ⅱ母母差保護拒動的原因,并得出母差配置的不合理、不完善的地方以及現(xiàn)有RDASS/S型母差保護的不足,并對母差保護提出有效的改進方案.

1 事故情況簡介

1.1 事故前整個系統(tǒng)運行過程

110 k V開關站的運行方式為單線運行:Ⅰ母線停電檢修,Ⅱ母線帶1#-2#、4#-6#共五臺發(fā)電機,帶G31-G36、G38共七條線路以及聯(lián)絡開關G46運行,3#、7#電機及G42檢修[1].

1.2 事故問題

110 k V開關站出現(xiàn)Ⅱ母A相母線接地故障問題,事故點為041#閘刀對地短路,在母差保護中,Ⅰ母差支路保護出現(xiàn)誤動,Ⅱ母差動保護出現(xiàn)拒動現(xiàn)象,從而導致事故的范圍擴大,04DL、804-806DL跳閘,4#-6#停機.

Ⅱ母線A相線接地出現(xiàn)故障后,返回信號為:“母差動作”字高亮,“4#、5#、6#電氣事故”字高亮.

2 整個機組保護過程分析

2.1 發(fā)電機組保護動作分析

1)5F保護動作分析

7JP、8JP保護裝置勵磁變過流保護動作,動作報告見表1.

勵磁變過流保護定值為1.3 A、0.2 s.實際動作電流為1.328 A.因母差保護拒動,而后備保護中勵磁變過流保護動作時間最短,因此保護動作為正確動作.

表1 5#機勵磁變過流動作報告

2)6F保護動作分析

7JP、8JP保護裝置勵磁變過流保護動作,動作報告見表2.

勵磁變過流保護定值為1.3 A、0.15 s.實際動作電流為1.478 A,保護動作正確.

3)4F保護動作分析

7JP、8JP保護裝置勵磁變過流保護動作、發(fā)變組差動保護動作報告見表3.勵磁變過流保護定值為1.3 A、0.15 s,實際動作電流1.445 A,保護動作正確.

表2 6#機勵磁變過流動作報告

表3 4#機勵磁變過流動作報告

4)發(fā)變組差保護動作分析見表4.

表4 6#機發(fā)變組差動動作報告

發(fā)變差保護動作于速斷段,速斷段定值為24 A,保護動作電流為34.115 A.

發(fā)電機出現(xiàn)保護動作差亂的問題,從保護動作時間來分析,勵磁變化動作時間為當日10時24分24秒884.29 ms,發(fā)變差保護動作出現(xiàn)的時間為當天10點24分24秒460.18 ms,因此,發(fā)變差保護比勵磁變化先動作;然而,故障點應該在發(fā)變差保護范圍之外,所以,發(fā)變差保護不應該動作.但從故障試驗數(shù)據(jù)分析來看,情況卻相反.

通過具體分析,出現(xiàn)這種情況的原因如下:第一:從4#故障表可知,4#勵磁變過電流首先動作后,跳開804DL、FMK,保護結(jié)束后,發(fā)變差保護避開04DL;第二:勵磁變過電流保護動作時間和發(fā)變組差動保護動作時間分別為子系統(tǒng)2及3時間,通過用同一電流同時做兩者保護動作試驗證明子系統(tǒng)3較子系統(tǒng)2時間早數(shù)百毫秒,這與4#機組出現(xiàn)的故障情況相一致;第三:從發(fā)變差保護動作采集的數(shù)據(jù)來看,4#高壓側(cè)短路電流遠遠大于TA額定電流,已經(jīng)出現(xiàn)嚴重飽和.

以上情況充分說明,在Ⅱ母A相線接地出現(xiàn)故障后,勵磁變過電流先動作,從而跳過804DL,引起中性點電流消失,但高壓側(cè)A相TA已經(jīng)嚴重飽和,其二次側(cè)電流不會立即消失.所以,對于發(fā)變組差動保護而言,通過把A相和C相差流換算到低壓側(cè)的值后,滿足發(fā)變組差動保護動作的條件.

2.2 母差保護動作情況分析

RADSS/S型母差保護原理如圖1所示[2,3],在整個回路中,RD 11為可變差動回路電阻,RD 3=1.1Ω,RS/2=7.3Ω,nd=10.差動保護動作條件:

當滿足式(1)后,串接在出口回路中的啟動繼電器動作,接點閉合.如式(2)成立,電阻RD3上的壓降大于電阻RS上的壓降,那么差動繼電器CJ動作.如果上述兩個條件同時滿足,保護出口跳閘.

圖1 RADSS/S型母線差動保護原理圖

1)Ⅱ母差拒動原因

由于2#電機組中繼電器1MZJ中A相電流切換接點旁塑料熔化,接點接通,導致兩套差動保護裝置中A相回路出現(xiàn)竄電,電流分布如圖2[4].從圖中可以看出,Ⅰ母線A相回路中只保留了2#變流器支路,與產(chǎn)生差流的1#機組、3#-6#機組等支路合并.

接點1MZJ和2MZJ均為接通狀態(tài),這相當于通過M、N點Ⅰ母線A相回路和Ⅱ母線A相回路并聯(lián).如果發(fā)生故障,差動回路中電流的流向如圖2所示,并且滿足以下方程式:

設公共點N為參考點,且有UN=0,則有

為方便計算,如果發(fā)生故障時,假設通過各個發(fā)電機組流入差動回路的電流均為IF,其他線路變化產(chǎn)生的影響忽略不計,則式(4)變?yōu)?

將(4)代入(5),則有

且(RdII+nd2Rd3)?RS,忽略RS,則(7)變?yōu)?

所以有

聯(lián)合(6)、(9)求得:

2)Ⅰ母差動作原因

由上面計算得:

只要ITI大于啟動電流后,保護即動作出口.

3)報警繼電器拒動作情況分析

一次側(cè)系統(tǒng)運行正常時,Ⅱ母線A相差動保護電流分布如圖2所示,圖中N點與變流器之間沒有電流通過.2#單元1MZJ接點短路,這等于在N點串聯(lián)后,Ⅰ母線回路并接在圖2中M、A點上.

M、A點間電壓為Ⅱ母差動回路中下側(cè)的RS/2電阻上的壓降,其大小U小于制動電壓的一半.故障檢查實測Ⅱ母A相制動電壓為1.32 V,所以U＜0.66 V,因而流過差動回路的電流為:

按RdII+nd2Rd3＞110Ω計算,則I＜3 m A,制動電壓小于50 m V,即流過Ⅰ母、Ⅱ母的差動電流小于3 m A,所以告警繼電器不會動作.

3 母差保護改進

河南白沙電廠110 k V母線保護目前配置了一套某繼電器集團生產(chǎn)的RADSS型中阻抗母差保護,于2000年5月安裝投入運行.由于只有一套母差保護,其難以停運檢驗,所以定檢工作每年不能按時進行,元器件是否損壞無法及時知道.在此次系統(tǒng)事故時母差保護已經(jīng)延續(xù)運行了好幾年沒有進行年檢.由于2#機組單元中的繼電器1MZJ A相電流接點因絕緣外皮燒壞而粘在一起,這使Ⅰ母線差動保護出現(xiàn)誤動,Ⅱ母線差動保護出現(xiàn)拒動現(xiàn)象,對整個設備系統(tǒng)造成了嚴重的安全影響.因此,通過對事故原因的分析,提出以下幾條改進措施:1)將雙位置繼電器1MZJ的電流切換接點采取串聯(lián)方式;2)新增一套微機控制的母差保護裝置,將隔刀位置接點從現(xiàn)場操作箱直接引入微機保護裝置,避免雙位置繼電器接點粘死而造成誤動作[5];3)改變雙位置繼電器1MZJ切換方式,保證設備運行的可靠性;4)拆除中阻抗保護,新增兩套微機控制的母差保護裝置,均用TA回路串接,將其中一套改接至新增加的TA回路中,判別方式采用電流判別為主、接點識別為輔的方式[6].

圖2 兩套差動保護A相差動回路通過1MZJ接點竄電后示意圖

4 結(jié)束語

RADSS/S型母差保護在中國電網(wǎng)中運行的效果是很好的,但由于該電廠只裝備了一套母差保護,維護起來非常不便,再加上不能按時定檢,元器件運行情況無法得知,母差保護改進后,徹底避免由于繼電器接點粘死而造成誤動作,另外還可以實現(xiàn)完全雙重化及微機化.

參考文獻:

[1]李曉華.微機型發(fā)變組故障分量差動保護運行分析[J].繼電器,2001,10(9):45-48.

[2]RDASS/S型母線差動保護說明書(Manual for RADSS/S Type Bus Differential Protection)[Z].上海:上海繼電器廠,1997.

[3]張華貴.RADSS/S型母線中阻差動保護的動作特性[J].繼電器,2004,32(3):60-62.

[4]尤旦鋒,何雪鋒,李力,等.RCS-915系列微機母差保護中失靈保護及其雙重化方案[J].電力系統(tǒng)自動化,2001,25(21):5860.

[5]王力飛.一起由母線單相接地引發(fā)的母差保護異常動作分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010,38(13):148-150.

[6]王俐,鄭公藝.城頭變220KV WMZ-41A母差保護異常現(xiàn)象的分析及預防措施[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2009,37(22):166-168.