胡學(xué)兵，郭曉川

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司特高壓交直流運(yùn)檢中心，湖北宜昌 443005）

500 kV交流線路故障跳閘的非典型動(dòng)作過(guò)程探析

胡學(xué)兵，郭曉川

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司特高壓交直流運(yùn)檢中心，湖北宜昌 443005）

一條典型3/2接線方式的500 k V交流線路發(fā)生單相永久性接地故障，2套線路保護(hù)及2個(gè)開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作情況均不一樣。針對(duì)故障錄波圖和保護(hù)裝置動(dòng)作邏輯進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)5043開(kāi)關(guān)本體三相不一致時(shí)間繼電器計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致了保護(hù)動(dòng)作行為的不同，提出了對(duì)所有開(kāi)關(guān)本體三相不一致時(shí)間繼電器進(jìn)行校驗(yàn)和更換的建議。

跳閘；重合閘；三相不一致；繼電器

0 引言

團(tuán)林站西引三峽電廠，峽林Ⅱ線作為三峽電廠至團(tuán)林站三回電源線之一，其運(yùn)行方式變化將直接影響三峽近區(qū)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式[1]。本次峽林Ⅱ線故障，峽林?jǐn)嗝娴妮斔湍芰p弱直接影響直流系統(tǒng)的出力，限制各大跨區(qū)電網(wǎng)的功率交換能力。因此，保證峽林?jǐn)嗝娴姆€(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要[2]。

1 峽林Ⅱ線故障概述

1.1 故障情況

2014年2月5日5時(shí)22分18秒團(tuán)林站峽林Ⅱ線B相故障，2套線路保護(hù)動(dòng)作，5043、5042開(kāi)關(guān)B相跳開(kāi)，隨后5043、5042開(kāi)關(guān)未重合，相繼跳開(kāi)5043、5042開(kāi)關(guān)的A、C相。

1.2 保護(hù)的配置情況

峽林Ⅱ線2套分相電流差動(dòng)保護(hù)分別為四方CSC-103B和南自PSL-603U。開(kāi)關(guān)保護(hù)為四方CSC-121A，一次系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 500 kV邊斷路器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

1.3 現(xiàn)場(chǎng)檢查及保護(hù)動(dòng)作情況

交流線路行波測(cè)距顯示故障距本站63.5 km，B相故障電流8.220 kA，可初步判斷本次故障是由于B相線路故障引起，故障錄波裝置波形如圖2所示。

5043開(kāi)關(guān)操作箱上僅有“一組跳B(niǎo)”、“二組跳B(niǎo)”（跳開(kāi)B相）信號(hào)，沒(méi)有跳A、跳C信號(hào)。保護(hù)動(dòng)作報(bào)告顯示，5043開(kāi)關(guān)B相跟跳正常，且開(kāi)關(guān)保護(hù)發(fā)出了單跳啟動(dòng)重合閘指令，但在距離B相跳開(kāi)后約600ms收到A、C相跳位信號(hào)，5043開(kāi)關(guān)重合閘閉鎖，在距離B相跳開(kāi)后約800ms收到保護(hù)三跳指令。

5042開(kāi)關(guān)操作箱上僅有“一組跳B(niǎo)”，沒(méi)有“一組跳A、跳C信號(hào)”，“二組跳A”、“二組跳B(niǎo)”、“二組跳C”信號(hào)。保護(hù)動(dòng)作報(bào)告顯示，5042開(kāi)關(guān)B相跟跳正常，且開(kāi)關(guān)保護(hù)發(fā)出了單跳啟動(dòng)重合閘指令，但在距離B相跳開(kāi)后約800ms收到保護(hù)三跳指令，5042開(kāi)關(guān)A、C相跳開(kāi)，導(dǎo)致5042開(kāi)關(guān)重合閘被閉鎖。

第一套線路保護(hù)裝置有“跳B(niǎo)”信號(hào)，沒(méi)有跳A、跳C信號(hào)。保護(hù)動(dòng)作報(bào)告顯示故障初期“縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)”、“接地距離Ⅰ段”動(dòng)作，跳5043、5042開(kāi)關(guān)B相，B相跳開(kāi)后第一套線路保護(hù)再未動(dòng)作。

第二套線路保護(hù)裝置有“跳A”、“跳B(niǎo)”、“跳C”信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作報(bào)告顯示，故障初期“縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)”、“接地距離Ⅰ段“動(dòng)作，跳5043、5042開(kāi)關(guān)B相，B相跳開(kāi)后約800ms縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)”第二次動(dòng)作，三跳5043、5042開(kāi)關(guān)。

圖2 峽林Ⅱ線B相故障錄波波形

2 峽林Ⅱ線故障跳閘原因分析

2.1 2套線路保護(hù)動(dòng)作情況分析

根據(jù)保護(hù)動(dòng)作報(bào)告可知，5043、5042開(kāi)關(guān)B相跳開(kāi)后約800ms,峽林Ⅱ線對(duì)側(cè)重合于故障，本側(cè)第二套線路保護(hù)PSL603U再次動(dòng)作發(fā)三跳指令，第一套線路保護(hù)CSC103B此時(shí)沒(méi)有動(dòng)作行為，主要是由于2套線路保護(hù)裝置中的分相電流差動(dòng)保護(hù)判斷邏輯不同引起的。第一套線路保護(hù)裝置CSC103B認(rèn)為本側(cè)開(kāi)關(guān)處于分位且沒(méi)有電流，即使有差流保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作，保護(hù)邏輯如圖3所示，其中三相不一致保護(hù)、不一致經(jīng)零負(fù)序電流控制均為0；第二套線路保護(hù)裝置PSL603U認(rèn)為在非全相情況下，只要有差流就會(huì)動(dòng)作，保護(hù)邏輯如圖4所示。

2.2 2套線路保護(hù)動(dòng)作情況分析

故障初期，峽林Ⅱ線2套“縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)”、“接地距離Ⅰ段”保護(hù)動(dòng)作，5043、5042開(kāi)關(guān)B相跳開(kāi)，跳開(kāi)后約600ms，5043開(kāi)關(guān)A、C相開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，5043開(kāi)關(guān)重合閘功能因單重整定延時(shí)700ms前處于三跳位置而被閉鎖，此時(shí)沒(méi)有任何相關(guān)保護(hù)動(dòng)作事件記錄。B相跳開(kāi)后約800 ms （5042開(kāi)關(guān)單重延時(shí)整定1 000ms），5042開(kāi)關(guān)保護(hù)收到第二套線路保護(hù)三跳指令，5042開(kāi)關(guān)A、C相跳開(kāi)，重合閘功能因單重整定延時(shí)1 000ms前處于三跳位置而被閉鎖，沒(méi)有重合。從整個(gè)動(dòng)作過(guò)程來(lái)看，最大的疑問(wèn)是5043開(kāi)關(guān)A、C相跳開(kāi)的原因[3]。檢查5043開(kāi)關(guān)跳閘回路，引起A、C相同時(shí)跳閘的可能原因?yàn)楸倔w三相不一致保護(hù)動(dòng)作，不經(jīng)過(guò)操作箱出口，直接作用于跳閘線圈分開(kāi)A、C相開(kāi)關(guān)。

5043開(kāi)關(guān)三相不一致跳閘回路示意圖如圖5、6所示。5043開(kāi)關(guān)就地控制柜LCP（Local Control Panel） 內(nèi)三相不一致跳閘回路有兩路，分別控制開(kāi)關(guān)第一、二跳圈。以第一組跳閘回路為例，兩個(gè)三相不一致時(shí)間繼電器47、47-1勵(lì)磁線圈、接點(diǎn)完全并聯(lián)使用，任何一個(gè)繼電器勵(lì)磁達(dá)到動(dòng)作時(shí)間，其常開(kāi)接點(diǎn)3-11、4-12均會(huì)閉合。其中，3-11接點(diǎn)啟動(dòng)三相不一致報(bào)警繼電器向后臺(tái)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；4-12接點(diǎn)導(dǎo)通后，47X繼電器勵(lì)磁，溝通第一組跳閘線圈回路，使處于合位的開(kāi)關(guān)分開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)三相不一致保護(hù)跳閘功能[4]。

圖3 CSC-103B保護(hù)邏輯部分框圖

圖4 PSL603U保護(hù)邏輯部分框圖

現(xiàn)場(chǎng)使用的三相不一致時(shí)間繼電器為西安凱盛公司LTD3000型110 V繼電器，繼電器有2個(gè)延時(shí)整定滾輪，其中滾輪Ⅰ控制3-11接點(diǎn)（報(bào)警接點(diǎn)）延時(shí)導(dǎo)通，滾輪Ⅱ控制4-12接點(diǎn)（跳閘接點(diǎn)）延時(shí)導(dǎo)通。當(dāng)Ⅰ延時(shí)回路出現(xiàn)異常時(shí)，將導(dǎo)致誤發(fā)三相不一致報(bào)警信號(hào)，當(dāng)Ⅱ延時(shí)回路出現(xiàn)異常時(shí)，將導(dǎo)致三相不一致保護(hù)動(dòng)作。

當(dāng)?shù)谝?、二組跳閘回路中任何一個(gè)三相不一致時(shí)間繼電器Ⅱ延時(shí)出現(xiàn)異常，都將導(dǎo)致三相不一致保護(hù)動(dòng)作。由于本體三相不一致保護(hù)跳閘不經(jīng)過(guò)操作箱出口，且未引入故障錄波，因此A、C相開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后操作箱出口跳閘指示燈未點(diǎn)亮，且故障錄波裝置未收到A、C相跳閘信息，只有B相跳閘信息，同時(shí)滾輪Ⅰ延時(shí)回路（報(bào)警回路）正常，所以后臺(tái)監(jiān)視系統(tǒng)未報(bào)“三相不一致”信號(hào)。

3 峽林Ⅱ線故障跳閘處理情況及建議

5043開(kāi)關(guān)本體三相不一致時(shí)間繼電器計(jì)時(shí)錯(cuò)誤導(dǎo)致開(kāi)關(guān)未重合，并做如下試驗(yàn)。在峽林Ⅱ線2套線路保護(hù)上模擬A相單相瞬時(shí)故障，5042開(kāi)關(guān)自動(dòng)重合閘成功，5043開(kāi)關(guān)A相先分開(kāi)，在580 ms左右另外兩相分開(kāi)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)5043開(kāi)關(guān)三相不一致繼電器47X勵(lì)磁，時(shí)間繼電器47紅燈Ⅱ閃亮(紅燈Ⅱ亮表示跳閘延時(shí)到，跳閘接點(diǎn)接通跳開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，三相不一致情況消失，紅燈也會(huì)熄滅）。通過(guò)以上檢查試驗(yàn)，可以判斷5043開(kāi)關(guān)三相不一致時(shí)間繼電器47（定值是2.5 s）計(jì)時(shí)存在問(wèn)題，未等到重合閘時(shí)間（700ms）三相不一致動(dòng)作跳開(kāi)了5043開(kāi)關(guān)。

圖5 三相不一致跳閘回路示意圖1

圖6 三相不一致跳閘回路示意圖2

從上面的試驗(yàn)情況來(lái)看，針對(duì)本次線路故障，5043開(kāi)關(guān)的三相不一致時(shí)間繼電器存在問(wèn)題，在600ms左右三相不一致保護(hù)提前動(dòng)作跳開(kāi)了5043開(kāi)關(guān)的A、C兩相，導(dǎo)致5043開(kāi)關(guān)重合閘閉鎖，約800ms后峽林Ⅱ線三峽右三電廠線路開(kāi)關(guān)重合閘合于故障，第二套線路保護(hù)再次動(dòng)作，跳開(kāi)了5042開(kāi)關(guān)，5042開(kāi)關(guān)動(dòng)作正確。

針對(duì)5043開(kāi)關(guān)LCP內(nèi)的時(shí)間繼電器存在的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)更換了5043開(kāi)關(guān)LCP柜三相不一致時(shí)間繼電器47、47-1、472、472-1（經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格）后，在峽林Ⅱ線2套線路保護(hù)上模擬A相單相瞬時(shí)故障，5042、5043開(kāi)關(guān)重合閘均能重合閘成功；實(shí)際模擬5043開(kāi)關(guān)三相不一致，不一致保護(hù)按正確動(dòng)作延時(shí)出口，說(shuō)明5043開(kāi)關(guān)的三相不一致時(shí)間繼電器更換后正常[5]。

測(cè)試拆下來(lái)的故障時(shí)間繼電器47動(dòng)作時(shí)間3次，確實(shí)存在跳閘延時(shí)計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確情況。在2014 年3月年度檢修期間對(duì)LTD3000型110 V繼電器進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，再次發(fā)現(xiàn)多個(gè)開(kāi)關(guān)三相不一致時(shí)間繼電器計(jì)時(shí)不正確[6]。

由于該繼電器計(jì)時(shí)不準(zhǔn)已發(fā)生了開(kāi)關(guān)在運(yùn)行時(shí)線路故障后重合閘不成功，導(dǎo)致線路跳閘，目前分析認(rèn)為L(zhǎng)TD3000型時(shí)間繼電器存在設(shè)計(jì)缺陷，故障率很高，嚴(yán)重影響了開(kāi)關(guān)的正常運(yùn)行，建議對(duì)該時(shí)間繼電器進(jìn)行換型或升級(jí)，避免開(kāi)關(guān)三相不一致保護(hù)誤動(dòng)作。

[1]王國(guó)光.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)二次回路及運(yùn)行維護(hù) [M].北京：中國(guó)電力出版社，2005：5-10.

[2]孟祥萍，高嬿.電力系統(tǒng)分析 [M].北京：高等教育出版社，2004:125-180.

[3]華東電力設(shè)計(jì)院.繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程 GB/T 14285—2006[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006:7-20.

[4]劉天賦，楊軍.華中電網(wǎng)500 kV線路重合閘運(yùn)行總結(jié) [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1997(08):61-63.

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[6]朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)：第3版 [M].北京：中國(guó)電力出版社，2005:10-44.

Analysis and Suggestions on an Atypical Action of 500 kV AC Line Trip

HU Xuebing，GUO Xiaochuan

（State Grid HubeiCorporation M aintenance Com pany,Yichang,Hubei 443005,China)

Permanentsingle-phase grounding faultoccurred on a 500 kV AC linewith typical 3/2 wiringway,and neither the two sets of line protection systems nor the two sets of switch protection systems act the same.For such situation,fault recorder and protection logic areanalyzed comprehensively.Itis found thatinaccurate relay timingof three-phase inconsistence timing relay of5043 switch body is themain reason.Itisproposed to check and replaceall the three-phase inconsistence time relay.

tripping;reclosing;three-phase inconsistence;relay

TM773

B

1671-0320（2016）03-0009-04

2016-03-30，

2016-04-18

胡學(xué)兵（1982），男，湖北宜昌人，2006年畢業(yè)于三峽大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)，工程師，研究方向?yàn)橹绷鬏旊娺\(yùn)行維護(hù)技術(shù)；

郭曉川（1989），男，湖北宜昌人，2010年畢業(yè)于三峽大學(xué)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)，工程師，研究方向?yàn)橹绷鬏旊娺\(yùn)行維護(hù)技術(shù)。