哈電集團(tuán)·阿城繼電器股份有限公司 陳艷河

1.引言

近年來，微機(jī)保護(hù)發(fā)展的非?？?，在我國(guó)電力系統(tǒng)中，高低壓設(shè)備都大量采用微機(jī)保護(hù)，微機(jī)保護(hù)在保護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面起到了不可磨滅的貢獻(xiàn)。我公司自主研制開發(fā)生產(chǎn)的微機(jī)式線路保護(hù)測(cè)控裝置適用于11OkV電壓等級(jí)的大電流接地系統(tǒng)中的輸電線路，在原理上采用高頻縱聯(lián)保護(hù)作為主保護(hù)，距離保護(hù)作為后備保護(hù)，在發(fā)生大電阻接地故障，距離保護(hù)靈敏度不足時(shí)，采用零序保護(hù)作為后備保護(hù)，充分考慮了大電流接地系統(tǒng)中能夠發(fā)生的各種故障。裝置功能還包括三相一次重合閘，PT斷線后兩段過流保護(hù)，過負(fù)荷，低頻減載等其他的輔助功能。

2.保護(hù)原理

2.1 高頻縱聯(lián)保護(hù)

高頻縱聯(lián)保護(hù)，可以使保護(hù)線路區(qū)內(nèi)任何一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，都能達(dá)到全線速動(dòng)。高頻縱聯(lián)保護(hù)可以分為允許式高頻縱聯(lián)保護(hù)和閉鎖式高頻縱聯(lián)保護(hù)。本系列保護(hù)裝置兩者都能實(shí)現(xiàn)，并且都采用距離方向元件和零序方向元件，保證動(dòng)作的快速性，選擇性。

2.2 距離保護(hù)

距離保護(hù)作為高頻縱聯(lián)保護(hù)的后備保護(hù)，分為相間距離和接地距離。本系列裝置設(shè)有六個(gè)阻抗元件，阻抗特性采用在多邊形動(dòng)作特性的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)小矩形區(qū)域，多邊形特性的阻抗元件可以有效的抑制暫態(tài)超越。在發(fā)生區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)距離故障時(shí)，測(cè)量阻抗能正確代表故障方向，不需要另行判別方向，而在近距離故障，當(dāng)測(cè)量阻抗進(jìn)入小矩形區(qū)域時(shí)，測(cè)量阻抗不能正確代表故障方向，投入方向元件判斷方向。在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，本系列裝置設(shè)有靜穩(wěn)破壞檢測(cè)元件，能保證距離保護(hù)不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)，而在振蕩中發(fā)生故障時(shí)，本裝置還設(shè)有振蕩中故障判別元件，又能使保護(hù)再次開放，使振蕩中的故障盡可能快速解除。本系列裝置除了設(shè)有正常的階段式距離保護(hù)外，還有不對(duì)稱故障相繼速動(dòng)，和雙回線相繼速動(dòng)保護(hù)功能。

2.3 零序保護(hù)

在發(fā)生大電阻單相接地時(shí)，距離保護(hù)的靈敏度不足時(shí)，零序保護(hù)能夠起到后備保護(hù)功能。零序保護(hù)由零序功率方向和零序過電流構(gòu)成零序電流方向保護(hù)。零序電流方向保護(hù)采用統(tǒng)一的零序功率方向元件，其電壓正常時(shí)采用自產(chǎn)3UO，當(dāng)檢測(cè)到PT失壓后，可以選擇或取消方向控制，或自動(dòng)改用PT開口三角側(cè)的零序電壓作為方向元件的電壓量，或閉鎖零序電流方向保護(hù)。這樣即利用了自產(chǎn)3UO保證接線正確的優(yōu)點(diǎn)，又利用了開口三角電壓不受PT斷線影響的優(yōu)點(diǎn)。

3.仿真分析

3.1 仿真模型

單回線運(yùn)行系統(tǒng)仿真模型，包括一臺(tái)發(fā)電機(jī)、一條輸電線路和一個(gè)無窮大系統(tǒng)。用來仿真11OkV線路上所發(fā)生的各種區(qū)內(nèi)區(qū)外故障，以考察本保護(hù)裝置的可靠性。線路全長(zhǎng)15Okm，距離保護(hù)I段整定范圍為1OOkm。模擬故障點(diǎn)有4處：反向出口處（F1），正向出口處（F2），O.95倍整定值處（F3），1.O5倍整定值處（F4）。故障類型包括1O種：A相接地，B相接地，C相接地，AB相間短路，BC相間短路，CA相間短路，AB相接地，BC相接地，CA相接地，ABC相間短路。每種故障次數(shù)5次。

3.2 試驗(yàn)項(xiàng)目

以距離保護(hù)中的距離I段保護(hù)為主要測(cè)試對(duì)象。

3.2.1 暫態(tài)超越（阻抗保護(hù)）

在F3和F4 1O種類型的故障，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：（注意動(dòng)作時(shí)間包含其斷路器的動(dòng)作時(shí)間）

F3故障動(dòng)作時(shí)間在115ms左右，F(xiàn)4故障距離I段保護(hù)可靠不動(dòng)作。

3.2.2 簡(jiǎn)單區(qū)內(nèi)外故障

在F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，發(fā)生1O種類型金屬性故障，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

a）F1故障，保護(hù)可靠不動(dòng)作；b）F2故障，距離I段動(dòng)作時(shí)間3Oms左右；c）F3故障，距離I段動(dòng)作時(shí)間115ms左右；d）F4故障，距離I段可靠不動(dòng)作。

3.2.3 帶過渡電阻故障

在F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，發(fā)生各種類型的非金屬性故障（單相接地故障的接地過渡電阻為25Ω，相間短路的過渡電阻為1OΩ）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

a）F1故障，保護(hù)可靠不動(dòng)作；b）F2故障，距離I段動(dòng)作時(shí)間32ms左右；c）F3處故障，距離I段動(dòng)作時(shí)間115ms左右；d）F4故障，距離I段可靠不動(dòng)作。

3.2.4 發(fā)展性和轉(zhuǎn)換性故障

在F2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，發(fā)生單相故障發(fā)展成為兩相或三相故障，故障轉(zhuǎn)換時(shí)間在5～24Oms。在F1處，F(xiàn)2處，發(fā)生區(qū)內(nèi)外各種轉(zhuǎn)換性故障，故障轉(zhuǎn)換時(shí)間在5～1OOms。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

a）F2發(fā)生單相故障發(fā)展成為兩相或三相故障，距離I段動(dòng)作時(shí)間3Oms左右；b）F3發(fā)生單相故障發(fā)展成為兩相或三相故障，距離I段動(dòng)作時(shí)間115ms左右；c）F4發(fā)生單相故障發(fā)展成為兩相或三相故障，距離I段可靠不動(dòng)作；d）F1發(fā)生區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障，距離I段可靠動(dòng)作；e）F2發(fā)生區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)區(qū)外故障，距離I段可靠不動(dòng)作（轉(zhuǎn)換時(shí)間小于3Oms）。

3.3 試驗(yàn)結(jié)論

由以上試驗(yàn)可以得出結(jié)論，本裝置的暫態(tài)超越誤差在5%以內(nèi)，短路阻抗在整定阻抗的O.95倍時(shí)，可靠動(dòng)作，1.O5倍時(shí)可靠不動(dòng)作。在線路上發(fā)生區(qū)外各種金屬性故障時(shí)，保護(hù)可靠不動(dòng)作。發(fā)生區(qū)內(nèi)各種金屬性故障時(shí)，保護(hù)可靠動(dòng)作，且在近距離故障時(shí)，保護(hù)能在3Oms左右快速切除故障，在遠(yuǎn)距離處也能夠在12Oms內(nèi)切除各種故障。在線路上發(fā)生區(qū)外各種非金屬性故障時(shí)，保護(hù)可靠不動(dòng)作。在發(fā)生發(fā)生區(qū)內(nèi)各種非金屬性故障時(shí)，保護(hù)能可靠動(dòng)作。在線路上發(fā)生同一點(diǎn)發(fā)展性故障時(shí)，保護(hù)可靠正確動(dòng)作，不同點(diǎn)的區(qū)內(nèi)外轉(zhuǎn)換時(shí)，保護(hù)可靠正確動(dòng)作。

4.現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行

11OkV數(shù)字式線路保護(hù)測(cè)控裝置，已經(jīng)在幾十個(gè)11OkV變電站中投入運(yùn)行，其中包括：重慶乜敖11OkV變電站、四川鹽邊箐河11OkV變電站等，裝置功能和可靠性得到很好的驗(yàn)證，得到了用戶的廣泛好評(píng)。

5.結(jié)語

本公司開發(fā)研制生產(chǎn)的數(shù)字式線路保護(hù)測(cè)控裝置，在原理上達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，并經(jīng)過大量的大量仿真動(dòng)態(tài)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，數(shù)字模擬仿真實(shí)驗(yàn)，證明此種數(shù)字式線路保護(hù)測(cè)控裝置對(duì)11OkV電壓等級(jí)的線路上發(fā)生的各種故障都有很高的靈敏度，并通過了國(guó)家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)。經(jīng)過長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行，充分證明裝置的可靠性和安全性。

[1]朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)(第三版)[M].中國(guó)電力出版社,2005,4.

[2]許正亞.輸電線路新型距離保護(hù)[M].中國(guó)水利水電出版社,2002,6.

[3]毛錦慶.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答(第二版)[M].國(guó)家電力調(diào)度通信中心,2006,9.

[4]電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).3～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程[S].電力工業(yè)部,1996.