彭俊琿

摘? ?要：電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，不能離開(kāi)繼電保護(hù)，幾乎每一個(gè)需要保護(hù)的設(shè)備上都安裝有繼電保護(hù)裝置，而繼電保護(hù)裝置則可以反映電力系統(tǒng)的故障，并圍繞故障發(fā)生動(dòng)作或是發(fā)出信號(hào)，有選擇地切斷電力系統(tǒng)故障點(diǎn)，進(jìn)而保護(hù)電力系統(tǒng)。為此本文結(jié)合實(shí)際案例探討了繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)故障與處理，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了整定計(jì)算這一電力系統(tǒng)故障分析的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)? 繼電保護(hù)? 故障? 整定計(jì)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TM77? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（a）-0020-02

1? 繼電保護(hù)故障分析與對(duì)策

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)當(dāng)中非常關(guān)鍵的一部分，如果其發(fā)生故障，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行影響非常大。下文結(jié)合具體的實(shí)例來(lái)進(jìn)行分析。

1.1 案例1

220kV線路光差保護(hù)兩側(cè)TA出現(xiàn)誤動(dòng)。因?yàn)榫€路一側(cè)采用測(cè)量電流互感器而使線路兩端TA類(lèi)型不一樣，導(dǎo)致區(qū)外故障誤動(dòng)。針對(duì)本故障具體分析電流波形，方便以后的事故分析。

波形表現(xiàn)電廠側(cè)電壓互感器有多點(diǎn)接地，電壓波形不夠準(zhǔn)確。具體看變電站互感器二次電流波形顯示C相故障，波形基本能夠正確傳變。而發(fā)電廠側(cè)的測(cè)量互感器二次電流波形卻不能正確傳變。線路兩端互感器的二次波形出現(xiàn)很大差異，變電站C相二次波形存在明顯直流分量，而且在不斷衰減，當(dāng)繼電器切除時(shí)，衰減基本完成。而電廠側(cè)C相波形卻發(fā)生明顯畸變。由此判斷線路中一定出現(xiàn)差流而引起誤動(dòng)。

基于高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)第十四章提出的理想電路進(jìn)行分析，電廠側(cè)的互感器飽和其拐點(diǎn)電壓值比較低，互感器鐵芯要有保安系數(shù)，傳變負(fù)荷電流的精度很高，當(dāng)線路出現(xiàn)故障電流，即便一次沒(méi)有出現(xiàn)直流分量，故障也會(huì)呈現(xiàn)出深度飽和的現(xiàn)象，使線性傳變時(shí)間變短。在本案例當(dāng)中變電站側(cè)二次波形的第一個(gè)半周是正半周，那么可判斷電廠側(cè)波形一定會(huì)表現(xiàn)為負(fù)半周，其線性傳變時(shí)間約3ms。

而互感器勵(lì)磁阻抗大，電流不會(huì)突變，互感器要?jiǎng)幼饕话愣际歉鶕?jù)二次產(chǎn)生的自由分量來(lái)的，自由分量會(huì)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，但是會(huì)隨著鐵芯的飽和降低勵(lì)磁阻抗，使分配的勵(lì)磁電流增加，鐵芯進(jìn)入深度飽和，一個(gè)不為零的自由分量會(huì)產(chǎn)生續(xù)流。出于這樣的判斷，選取SH5P30、1000/1、20VA互感器進(jìn)行試驗(yàn)，二次負(fù)荷0.5Ω，對(duì)比后發(fā)現(xiàn)一次電流水平提高并且非周期分增量加大，互感器飽和程度增加。尤其20VA互感器其周期分量30kA，非周期分量100%，波形與故障波形非常相似。

針對(duì)這樣的誤動(dòng)故障，關(guān)鍵是線路兩側(cè)電流互感器要選對(duì)。理想的處理方法是兩側(cè)均選擇參數(shù)、變比、類(lèi)別相當(dāng)?shù)碾娏骰ジ衅鳌？蓞⒖茧娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鬟x擇用計(jì)算導(dǎo)則來(lái)確定。并且要特別注意二次回路負(fù)荷情況，盡可能的將兩側(cè)二次負(fù)荷調(diào)整一致，如果有困難則可以按照國(guó)網(wǎng)十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施來(lái)進(jìn)行處理。

1.2 案例2

220kV線路對(duì)變壓器進(jìn)行空充，此時(shí)B相合閘，變壓器低壓側(cè)地線未拆除，這種情況下線路的分相電流差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)區(qū)外故障誤動(dòng)。根據(jù)故障波形來(lái)看，該故障當(dāng)中線路兩側(cè)三相電流只有B相有，且電流中存在近似全偏移的直流分量，并且在此波形狀態(tài)下，又恰好遇見(jiàn)電壓過(guò)零時(shí)合閘，可判斷合閘一定只合了一相，而且變壓器低壓側(cè)肯定存在接地點(diǎn)。故障發(fā)生后現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)發(fā)現(xiàn)判斷正確。

進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)B相電流相位相反，兩側(cè)互感器二次接線正確，排除二次回路負(fù)荷的影響。在含有直流分量的一次電流中看波形也基本正確傳變至二次，說(shuō)明互感器尚未飽和，而且互感器類(lèi)型相同。從遠(yuǎn)故障側(cè)保護(hù)裝置的錄波圖顯示，當(dāng)發(fā)生誤動(dòng)故障后40ms，B相電流出現(xiàn)畸變，可判斷主互感器出現(xiàn)了暫時(shí)狀態(tài)的飽和現(xiàn)象。

針對(duì)這一故障，應(yīng)采取如下對(duì)策。首先是強(qiáng)化管理，嚴(yán)格按照運(yùn)行操作規(guī)程來(lái)作業(yè)，特別是要注意帶地線合閘這種情況，一定要杜絕。其次要突出檢修維護(hù)工作的質(zhì)量，特別注意單相合閘問(wèn)題。再次，線路光纖電流差動(dòng)保護(hù)可以增加抗互感器飽和與制動(dòng)的措施，防止因?yàn)閮蓚?cè)互感器傳變電流不同而誤動(dòng)的情況。最后關(guān)鍵還是要選對(duì)互感器，要求選用參數(shù)滿足要求的互感器，避免互感器剩余勵(lì)磁對(duì)電流傳變產(chǎn)生影響。

1.3 案例3

故障現(xiàn)象：線路A相出現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障，線路一側(cè)（以甲側(cè)代替）16ms差動(dòng)保護(hù)A相跳閘，29ms后三相跳閘。而另一側(cè)（乙側(cè)）17ms出現(xiàn)A相跳閘。甲側(cè)變比1200/5A，差動(dòng)定值1.3～1.5A，換算到一次側(cè)，為312～360A。乙側(cè)變比1600/5A，差動(dòng)定值0.9～1.5A，換算一次側(cè)為288～480A。兩側(cè)定值不一致。在故障發(fā)生前的檢修當(dāng)中發(fā)現(xiàn)二次回路有問(wèn)題，而且本故障發(fā)生前的一次故障保護(hù)裝置還能夠正確動(dòng)作。

根據(jù)故障波形來(lái)看，甲側(cè)B、C兩相電流在A相出現(xiàn)故障后大約10ms才出現(xiàn)第一個(gè)尖波電流，此時(shí)C相一次側(cè)最大差動(dòng)電流達(dá)到361.3A，持續(xù)時(shí)間7ms，C相一段保護(hù)裝置動(dòng)作，并在29ms出現(xiàn)三相跳閘。而對(duì)于乙側(cè)來(lái)說(shuō)卻不滿足定值，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作，此時(shí)的差動(dòng)電流高于288，且持續(xù)時(shí)間約18ms，也不滿足二段40ms延時(shí)，二段保護(hù)也不動(dòng)作。其故障根本原因就是一次側(cè)電流定值不一樣。

解決方法主要是替換控制剩磁的互感器，比如TP類(lèi)互感器，若有困難，更改二次回路的接線。

2? 繼電保護(hù)正常運(yùn)行的思考

基于上文對(duì)繼電保護(hù)故障的案例分析，可以看出實(shí)際出現(xiàn)故障多半是繼電保護(hù)裝置沒(méi)有選對(duì)。繼電保護(hù)裝置要正確動(dòng)作，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須要特別關(guān)注機(jī)電保護(hù)裝置的配置問(wèn)題，而這里重點(diǎn)就在于整定計(jì)算。而整定計(jì)算是電力系統(tǒng)故障分析的基礎(chǔ)。當(dāng)電力系統(tǒng)存在故障的情況下，整個(gè)電力系統(tǒng)往往會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤的指令和動(dòng)作，這會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成難以估量的損失，這就需要繼電保護(hù)來(lái)控制故障損失。下文則以案例來(lái)探討整定計(jì)算。

變電站10kV側(cè)要引出一條線路接入負(fù)荷側(cè)，考慮最大運(yùn)行方式，在變壓器高壓側(cè)發(fā)生三相短路的情況下，最大電流達(dá)到5500A，此時(shí)負(fù)荷側(cè)線路最大電流5130A。而當(dāng)?shù)蛪簜?cè)發(fā)生三相短路，最大電流820A。進(jìn)一步考慮最小運(yùn)行方式，變壓器高壓側(cè)出現(xiàn)兩相短路，那么最小電流3966A。負(fù)荷側(cè)最小電流3741A。而若短路發(fā)生在低壓側(cè)，那么最小電流689A。負(fù)荷側(cè)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，線路流過(guò)電流350A。單相接地15A，非故障狀態(tài)下，接地電流最大只有1.4A。中性點(diǎn)不接地。兩相電流互感器變比300：5，零序電流互感器變比50：5。

據(jù)上述已知條件進(jìn)行整定計(jì)算，求取保護(hù)定值。

考慮最大電流計(jì)算瞬時(shí)速斷電流，計(jì)算值111A，取110A。此時(shí)一次回路電流6600A。考慮靈敏度，按兩相短路電流計(jì)算，發(fā)現(xiàn)靈敏度系數(shù)0.601。不能滿足靈敏度要求。

按最大運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算限時(shí)速斷，計(jì)算值17.8A，取20A，此時(shí)一次回路電流1200A，考慮靈敏度，按上文方案計(jì)算得到靈敏度系數(shù)3.3，滿足靈敏度要求。此時(shí)進(jìn)一步確定限時(shí)速斷的時(shí)間要求，以0.5s計(jì)。

按照已知過(guò)負(fù)荷電流進(jìn)行整定，則保護(hù)動(dòng)作電流7.8A，取值8A。而繼電保護(hù)裝置有一個(gè)0.9的返回系數(shù)，由此整定，取一次保護(hù)動(dòng)作電流480A，靈敏度系數(shù)7.8，滿足要求?？紤]延時(shí)動(dòng)作以及同下級(jí)保護(hù)裝置配合，取時(shí)間定值0.5s。

3? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述電力系統(tǒng)當(dāng)中，繼電保護(hù)具有非常關(guān)鍵的作用，而當(dāng)繼電保護(hù)出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有非常大的負(fù)面影響。為此突出繼電保護(hù)故障分析有顯著意義，而其解決方案根本上還是要通過(guò)整定計(jì)算正確的配置繼電保護(hù)。本文對(duì)此進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，希望有參考價(jià)值。

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