摘要：針對(duì)一起220 kV線路保護(hù)跳閘事故，在變電站現(xiàn)場(chǎng)檢查與故障波形、數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，指出“單相故障情況下，相間元件動(dòng)作”為本次線路出現(xiàn)故障的主要原因，據(jù)此提出了“讓相間元件不動(dòng)作”和“修改閉鎖邏輯”兩種故障解決方式。結(jié)果表明，這兩種方式在220 kV線路保護(hù)跳閘事故處理中的作用突出，對(duì)于保障高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

關(guān)鍵詞：220 kV;線路保護(hù);跳閘事故;相間原件;閉鎖邏輯

0 引言

220 kV高壓線路在電能輸送過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，有效滿足了人們的電能使用需求，為現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)和居民生活創(chuàng)造了有利條件。線路保護(hù)跳閘事故嚴(yán)重威脅著220 kV高壓線路的輸電效率與輸電安全，因此，有必要對(duì)220 kV線路保護(hù)跳閘事故的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策。在以往的線路保護(hù)跳閘事故研究中，對(duì)三跳不重合、特殊情況下繼電保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)、保護(hù)裝置軟件升級(jí)等問(wèn)題的考慮較少，使得線路保護(hù)跳閘故障無(wú)法在短期內(nèi)解決，且在后期仍有可能再次出現(xiàn)同樣的故障。為此，本文針對(duì)一起220 kV線路保護(hù)跳閘事故，從跳閘事故繼電保護(hù)動(dòng)作及修改閉鎖裝置軟件邏輯兩個(gè)層面，處理了該線路保護(hù)跳閘事故，取得了良好的成效。

1 項(xiàng)目概況

1.1? ? 220 kV線路保護(hù)裝置及運(yùn)行方式

某220 kV線路設(shè)計(jì)為單側(cè)電源線路，該線路兩側(cè)配置了單套R(shí)CS-902A+LFX-912高頻保護(hù)裝置。該線路作為一條弱饋線路，在整定設(shè)計(jì)中，要求兩側(cè)主保護(hù)高頻退出，同時(shí)電源側(cè)距離和零序保護(hù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ投入，此外重合閘QK把手切在“三重方式”上，使得距離Ⅱ段閉重投入。在負(fù)荷側(cè)全部保護(hù)退出后，重合閘停用。線路保護(hù)定值設(shè)計(jì)為：接地距離Ⅱ段、相間距離Ⅱ段分別為0.6 s和0.3 s，該設(shè)置下“投三相跳閘方式”置1。

1.2? ? 220 kV線路保護(hù)裝置跳閘事故

2019-06-05T21：47，該220 kV線路因吊車誤碰線而發(fā)生了負(fù)荷側(cè)A相接地故障，受該故障影響，電源側(cè)RCS-902A保護(hù)裝置相間距離Ⅱ段動(dòng)作跳閘。我們調(diào)查該事故發(fā)現(xiàn)，在321 ms時(shí)，距離Ⅱ段動(dòng)作跳閘不重合，出現(xiàn)了較為明顯的“三跳不重合”問(wèn)題。受該故障影響，負(fù)荷側(cè)的保護(hù)裝置未動(dòng)作，使得負(fù)荷側(cè)短時(shí)損失負(fù)荷達(dá)到90.5 MVA;同時(shí)，受運(yùn)作方式制約影響，RCS-902A高頻保護(hù)未投入使用并動(dòng)作，造成了電能負(fù)荷的嚴(yán)重?fù)p害，極大地降低了高壓線路應(yīng)用的安全性，給人們的正常用電帶來(lái)一定的安全隱患[1]。本次事故下的保護(hù)裝置波形如圖1所示。

2 220 kV線路保護(hù)跳閘事故的原因分析

2.1? ? 提出假設(shè)

本高壓線路設(shè)定接地距離Ⅱ段、相間距離Ⅱ段的保護(hù)定值分別為0.6 s和0.3 s。從電路動(dòng)作形態(tài)來(lái)看，其屬于相間距離Ⅱ段動(dòng)作，同時(shí)其定值中“投三相跳閘方式”置1。該模式下，一旦接地距離Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作，則整個(gè)線路保護(hù)系統(tǒng)將出現(xiàn)三跳問(wèn)題。此時(shí)，可考慮巡線故障為單相故障。在220 kV線路保護(hù)跳閘事故的原因分析及處理過(guò)程中，需考慮巡線單相故障下，為何相間距離保護(hù)會(huì)動(dòng)作。

2.2? ? 問(wèn)題分析

本項(xiàng)目中，需根據(jù)相間距離Ⅱ段整定值進(jìn)行電壓、電流二次數(shù)據(jù)計(jì)算，當(dāng)線路保護(hù)裝置發(fā)生故障時(shí)，可將出現(xiàn)故障30 ms后的電壓二次數(shù)據(jù)表示為：

通過(guò)上述計(jì)算可知，當(dāng)相間距離Ⅱ段的線路保護(hù)裝置發(fā)生故障時(shí)，短路阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于動(dòng)作阻抗。此時(shí)短路阻抗落在相間距離Ⅱ段阻抗圓內(nèi)，相間距離Ⅱ段阻抗繼電器會(huì)繼續(xù)動(dòng)作，根據(jù)該條件，可計(jì)算A相接地繼電器的測(cè)量阻抗，具體結(jié)果為：

A相接地繼電器的測(cè)量阻抗計(jì)算中，K為系數(shù)，其參數(shù)值為0.6。由此計(jì)算結(jié)果可知，在40.3°條件下，動(dòng)作阻抗不小于測(cè)量阻抗。由此可知，測(cè)量阻抗落在接地距離Ⅱ段阻抗定值2.95∠80°圓內(nèi)，接地距離Ⅱ段阻抗繼電器動(dòng)作[2]。

線路保護(hù)中，在距離保護(hù)Ⅱ段動(dòng)作設(shè)置閉鎖重合閘，該閉鎖重合閘保護(hù)程序設(shè)計(jì)中，針對(duì)Za、Zab的設(shè)計(jì)，廠家設(shè)計(jì)當(dāng)其中一個(gè)阻抗繼電器動(dòng)作時(shí)，經(jīng)相應(yīng)的控制邏輯即可出口。本次故障中，由于相間距離Ⅱ段和接地距離Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)間具有差異性，這使得其跳閘時(shí)間不同，其中相間距離Ⅱ段跳閘時(shí)間較早，而接地距離Ⅱ段動(dòng)作跳閘較晚，兩者相差321 ms。此外，本線路將“相間距離Ⅱ段閉重”的定值設(shè)計(jì)為1，受其影響，相間距離Ⅱ段動(dòng)作后閉鎖重合閘，造成重合閘不動(dòng)作。

3 單相故障的處理建議

3.1? ? 接地距離II段、相間距離II段時(shí)間設(shè)置差異

本220 kV線路使用中，將接地距離Ⅱ段時(shí)間設(shè)置為0.6 s，相間距離Ⅱ段時(shí)間設(shè)置為0.3 s。這是因?yàn)橄嚅g故障對(duì)系統(tǒng)具有較大沖擊，在線路設(shè)計(jì)中要求快速切除故障，而單相接地狀況下的沖擊較小，可適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間設(shè)置，這樣能有效保證線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。針對(duì)本次保護(hù)線路跳閘中出現(xiàn)的“三跳不重合”問(wèn)題，建議將相間距離Ⅱ段時(shí)間和接地距離Ⅱ段時(shí)間整定一致。

3.2? ? 單相接地故障下的相間距離動(dòng)作處理

傳統(tǒng)線路保護(hù)中，人們認(rèn)為一旦線路發(fā)生單相接地故障，則相間距離保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。然而從線路控制時(shí)間來(lái)看，通過(guò)對(duì)故障電壓、故障電流的計(jì)算，一旦測(cè)量阻抗落于阻抗圓內(nèi)，產(chǎn)生接地故障時(shí)，存在一定過(guò)渡電阻，則相間距離保護(hù)會(huì)動(dòng)作[3]。

3.3? ? 單相故障下的三跳不重合閘

單相故障下，相間距離Ⅱ段動(dòng)作后，三跳不重合閘問(wèn)題與線路系統(tǒng)RCS-902A保護(hù)裝置的邏輯設(shè)定具有一定關(guān)系。該邏輯設(shè)定為：一旦判斷相間距離Ⅱ段動(dòng)作出口閉重定值為1，則保護(hù)裝置會(huì)發(fā)生閉鎖合閘，其未能考慮到選相元件選擇的是單相故障還是多相故障。建議在后期處理中，根據(jù)單相故障或多相故障進(jìn)行差異化處理。

4 220 kV線路保護(hù)跳閘事故的解決對(duì)策

針對(duì)本項(xiàng)目220 kV線路保護(hù)跳閘事故，提出單相接地故障時(shí)讓相間元件不動(dòng)作和修改閉鎖邏輯兩種處理方式。

4.1? ? 讓相間元件不動(dòng)作

220 kV線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，讓相間元件不動(dòng)作，能有效解決220 kV線路保護(hù)跳閘及其引發(fā)的一系列問(wèn)題。在實(shí)際處理中，先進(jìn)行選相元件計(jì)算，該過(guò)程中一旦確定選相單元的故障類型，則僅對(duì)故障相相關(guān)的繼電器元件進(jìn)行計(jì)算，這樣能有效減少CPU運(yùn)算量，提高動(dòng)作速度。需要注意的是，采用該方式應(yīng)注重接地故障和相間短路的有效區(qū)分，兩者的區(qū)分方法為判斷線路是否有零序電流。這樣能避免單相故障情況下，相間元件動(dòng)作，確保供電穩(wěn)定性。

4.2? ? 修改閉鎖邏輯

針對(duì)單相故障情況下，相間元件動(dòng)作的問(wèn)題，可采用修改閉鎖邏輯的方式進(jìn)行處理。就原RCS-902A閉鎖保護(hù)裝置而言，其相間Ⅱ段的閉鎖邏輯表達(dá)如圖2所示。

修改閉鎖邏輯時(shí)，重新設(shè)置保護(hù)選相元件的作業(yè)條件，新設(shè)置中增加“選多相”條件，該條件下，只有當(dāng)相間距離元件動(dòng)作、定值中“相間距離Ⅱ段閉重”置1，且保護(hù)選相元件符合“選多相”條件時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)閉鎖。在發(fā)生單相接地故障時(shí)，通過(guò)選擇單相控制、聯(lián)絡(luò)線能實(shí)現(xiàn)選相跳閘與重合;否則，即便單相故障下相間元件動(dòng)作，也不會(huì)發(fā)生三跳不重合閘故障。修改后的RCS-902A相間Ⅱ段閉鎖邏輯圖如圖3所示。

5 結(jié)語(yǔ)

引起220 kV線路保護(hù)跳閘事故的原因較為復(fù)雜，線路保護(hù)跳閘容易造成電能損耗，破壞線路系統(tǒng)穩(wěn)定性，并影響用電安全。結(jié)合本文的220 kV線路保護(hù)裝置跳閘事故的處理過(guò)程可知：

（1）針對(duì)單相故障下相間元件動(dòng)作后，三跳不重合閘的問(wèn)題，采用“讓相間元件不動(dòng)作”和“修改閉鎖邏輯”的方式能有效解決該問(wèn)題。

（2）在線路保護(hù)裝置生產(chǎn)中，應(yīng)注重對(duì)內(nèi)部邏輯隱形缺陷的處理，通過(guò)保護(hù)裝置內(nèi)部邏輯測(cè)試，防止特殊情況下出現(xiàn)繼電保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)的問(wèn)題。

（3）在高壓線路運(yùn)行管理中，相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家對(duì)保護(hù)裝置的管理要求，并對(duì)相應(yīng)的裝置進(jìn)行軟件升級(jí)，對(duì)相應(yīng)裝置版本號(hào)和校驗(yàn)碼進(jìn)行綜合管理，這樣能有效提升高壓電網(wǎng)運(yùn)行的高效性、穩(wěn)定性和安全性。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2020-06-29

作者簡(jiǎn)介：陳亮（1981—），男，江蘇興化人，碩士，工程師，研究方向：電氣工程。