卿向東(中國石油化工股份有限公司巴陵分公司，湖南岳陽414014)

主變復閉過流方向保護誤動作原因分析

卿向東
(中國石油化工股份有限公司巴陵分公司，湖南岳陽414014)

針對某石化企業(yè)110 kV變電站中主變復閉過流方向保護的一起誤動作情況，通過對接地過程中的故障信息進行了分析，找出了保護誤動作的原因，針對正反方向動作情況作了進一步分析，提出了解決方案。

主變；復閉過流方向保護；誤動作

某石化企業(yè)變電站站內(nèi)110 kV線路電壓受電源側(cè)外部故障擾動造成接地短路，電壓下降，發(fā)電機強勵動作，主變低壓側(cè)復閉過流方向保護誤動作跳低壓側(cè)開關(guān)，導致發(fā)電機帶Ⅰ段系統(tǒng)孤網(wǎng)運行，待電源側(cè)110 kV線路保護動作切除故障后，系統(tǒng)恢復正常。

1 故障經(jīng)過

1.1 故障前運行方式

電站主接線如圖1所示。洛洞己線運行，500斷路器運行，504斷路器熱備用，1、2號主變運行，35 kVⅠ母運行，1、2號升壓變、1、2號聯(lián)絡(luò)變運行，1、2號發(fā)電機運行，分段開關(guān)401、402及母聯(lián)開關(guān)403、404分位，發(fā)電35 MW，從電網(wǎng)進電45MW。

圖1 電站主接線圖

1.2 故障的發(fā)生經(jīng)過

洛王變電站洛光紙110 kV線路32號桿塔，因挖機施工導致拉線斷裂反彈，致使110 kV線路B相接地短路，某電站內(nèi)110 kV 502洛洞己線路B相電壓受擾動影響下降至額定電壓的42%，35 kVⅠB段母線電壓下降至額定電壓的70%，導致1、2號發(fā)電機強勵動作，2號主變低后備保護復閉過流方向保護動作跳低壓側(cè)406開關(guān)后，35 kVⅠB段系統(tǒng)被解列，因2號主變跳閘前外吸電為28 MW，解列后由于功率缺額較大，35 kVⅠB段系統(tǒng)頻率下降至48.5 Hz，電壓繼續(xù)下降至額定電壓的40%，并伴有震蕩，35 kVⅠB段出線快切低頻啟動切換至35 kVⅠA段運行，低周減載動作切除非重要負荷后，1號發(fā)電機帶35 kVⅠB段系統(tǒng)趨于穩(wěn)定孤網(wǎng)運行。1 s后，洛光紙110 kV線路電源側(cè)開關(guān)接地距離保護Ⅱ段動作，故障切除，系統(tǒng)恢復正常。

1.3 主變后備保護動作情況

1、2號主變后備保護配置以及整定情況:

110 kV側(cè)配置1段復閉過流保護，不帶方向，電流、電壓、負序電壓定值(二次值)分別為: 6 A、70 V、6 V，電流互感器變比為300/1，經(jīng)過時限2 s跳開主變高低壓側(cè)開關(guān)510、405(或520、406)開關(guān)。

35 kV側(cè)配置2段復閉過流方向保護，方向指向35 kV母線，電流、電壓、負序電壓定值(二次值)分別為:0.86 A、70 V、6 V，電流互感器變比為1200/1，Ⅰ段時限0.6 s跳開分段401(或402)開關(guān)，Ⅱ段時限0.9 s跳開主變低壓側(cè)開關(guān)405(或406)開關(guān)。

接地故障發(fā)生時，主變后備保護的動作過程如下:由于三相電壓不平衡，產(chǎn)生負序電壓，2號主變低后備保護復閉方向過流Ⅱ段保護動作，跳開2號主變406開關(guān)，故障電流為1 099 A，達到電流整定值1 032 A，因分段開關(guān)401處于分位，復閉過流Ⅰ段方向保護不動作，1號主變35 kV側(cè)電流最高為940.98 A，未達到復閉過流方向保護動作條件，故1號主變低壓側(cè)開關(guān)405未跳閘。1、2號主變110 kV側(cè)均未達到復閉過流保護啟動條件，高壓側(cè)復閉過流保護不動作。

2 分析

1)因挖機施工拉線斷裂反彈導致110 kV線路B相接地短路，造成站內(nèi)110 kV母線B相電壓波動，110 kV母線B相電壓下降至額定電壓的42%，如圖2所示。

圖2 110 k母線電壓波動

2)2號主變低后備保護復閉過流方向保護作為35 kV側(cè)母線后備保護，方向應(yīng)指向35 kV母線，而現(xiàn)場實際方向為指向110 kV母線方向，因此導致保護誤動作。因接地發(fā)生在110 kV側(cè)，2號主變低后備保護復閉過流方向保護(整定值為1 032 A，0.9 s)達到動作條件(電流1 099 A)，且短于故障線路(洛光紙110 kV線路)保護動作時間(1 s)，因此2號主變406開關(guān)先于故障線路開關(guān)跳閘，如圖3所示。

圖3 2號主變406開關(guān)電壓、電流錄波圖

3)1號主變低后備保護復閉過流方向保護(整定值為1 032A，0.9 s)雖然整定、接線同2號主變，但因電流最高為940.98 A未達到動作條件，1號主變低壓側(cè)開關(guān)405未跳閘，1號主變未解列，如圖4所示。

圖4 1號主變405開關(guān)電壓、電流錄波圖

4)變壓器復閉過流方向分析

變壓器復閉過流保護包括3個條件:低壓元件、負序電壓元件、過流元件，2個電壓元件是或的關(guān)系，正序一般小于額定電壓的70%左右，負序電壓大于額定電壓的6%左右，方向閉鎖的復合電壓閉鎖的過流保護，具有兩時限出口，第一時限出口跳分段開關(guān)；第二時限跳主變兩側(cè)開關(guān)。正常運行時，系統(tǒng)電壓正常，保護裝置不動作，當外部發(fā)生不對稱短路時，故障相電流啟動元件動作，負序電壓繼電器動作，經(jīng)延時后動作于變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，切除故障，如圖5所示。

圖5 復閉過流方向邏輯圖

對于變壓器兩側(cè)電源110 kV側(cè)，可設(shè)兩段復閉過流保護。

①Ⅰ段帶方向，方向如指向110 kV側(cè)母線，作為110 kV側(cè)母線后備，經(jīng)過時限1跳110 kV母聯(lián)，時間按與相鄰線相間距離配合整定；經(jīng)過時限2跳110 kV側(cè)，時間與時限1配合整定；

②Ⅱ段不帶方向，保護動作跳變壓器高低壓側(cè)，時間按與上下級配合整定。

本次接地故障發(fā)生電站內(nèi)主變110 kV側(cè)復閉過流保護整定情況依據(jù)就是上述②中所描述的整定情況。

對于變壓器兩側(cè)電源35 kV側(cè)，可設(shè)兩段復閉過流保護。

a.Ⅰ段帶方向，方向如指向35 kV母線，作為35 kV側(cè)母線后備，經(jīng)過時限1跳35 kV母聯(lián)，時間按與相鄰線相間距離保護配合整定；經(jīng)過時限2跳35 kV側(cè)，時間與時限1配合整定；

b.Ⅱ段不帶方向，保護動作跳變壓器高低壓側(cè)，時間按與上下級配合整定；

本次接地故障發(fā)生電站站內(nèi)主變35 kV側(cè)復閉過流方向保護整定情況依據(jù)就是上述a條中所描述的整定情況，進一步驗證了方向錯誤導致了本次2號主變復閉過流方向保護誤動作，即方向如圖6所示時，保護會因110 kV系統(tǒng)故障誤動作，方向如圖7所示時，保護正常動作。

圖6 方向指向110 kV，保護誤動

圖7 方向指向35 kV，保護正常動作

5)變壓器復閉過流方向元件的實現(xiàn)

目前電流方向保護，廣泛采用的是90°接線:非故障相的相間電壓作為參考量，再根據(jù)電流的相位來判斷方向；如出口三相短路，則用記憶電壓元件。90°接線是在功率因數(shù)為1時，通入繼電器的電流、電壓夾角為90°；如為0°則為0°接線，如圖8所示。

圖8 90°接線與0°接線

變壓器復閉過流方向保護約定正方向為指向本側(cè)母線(系統(tǒng))，反方向為指向變壓器和對側(cè)母線，其動作區(qū)如圖8所示。此時如定值設(shè)定為“正方向”即作為本側(cè)母線故障的后備保護其繼電器靈敏角為135°。如定值設(shè)定為“反方向”即作為對側(cè)母線和變壓器故障的后備保護其繼電器靈敏角為－45°如圖9所示。

圖9 變壓器復閉過流方向保護動作區(qū)

現(xiàn)在微機型的復閉過流保護中，方向元件一般采用以對應(yīng)相序電壓為極化量的方向元件，該元件用0°接線方式，用同名相的對應(yīng)相序電壓和相電流作相位比較，用于保護正方向短路的正方向元件。

3 解決方案

針對本次保護誤動作，檢查1、2號主變復閉方向過流保護邏輯，修改內(nèi)部方向邏輯，由指向110 kV母線改為指向35 kV母線，并做好帶負荷在線檢查。

4 結(jié)束語

復閉過流的方向是在原有保護的基礎(chǔ)上增加一個功率方向判別元件，以保證在反方向故障時，把保護閉鎖起來避免誤動作，可實現(xiàn)保護的選擇性，方向元件的接線、方向設(shè)置及邏輯必須在裝置投運前或檢修后仔細檢查確認無誤后方可投運。

〔1〕美國SEL公司.SEL351微機保護裝置使用手冊〔R〕.2011.

〔2〕國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程:GB14285—2006〔S〕.北京:中國標準出版社，2006.

Analysis of Multiple Com pressed Circuit Over-Current Directional Protection Mis Operation in Main Transformer

QING Xiangdong
(China Petrochemical Corporation Baling Company，Yueyang 414014，China)

This paper concentrates on amis operation ofmain transformermultiple compressed circuit over-current directional protection in 110 kV converter station ofa petrochemical corporation.Itanalyzesaccident information in grounding process，and find out the reason for protectionmis operation.This paper further analyzes forward and reverse operation，and then it proposes a solution.

main transformer；multiple compressed circuit over-current directional protection；mis operation

TM86

B

1008-0198(2017)03-0079-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.03.022

2017-05-03