國家電網(wǎng)福建省檢修公司 田傳鋒 徐育福 孫健

0 引言

繼電保護及自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行,防止事故發(fā)生和擴大起到關鍵性的決定作用，由于電力系統(tǒng)的特殊性，電氣故障的發(fā)生是不可避免的，一旦發(fā)生局部電網(wǎng)和設備事故，而得不到有效控制,就會造成對電網(wǎng)穩(wěn)定的破壞和大面積停電事故，現(xiàn)代化大電網(wǎng)對繼電保護的依賴性更強,對其動作正確率的要求更高。本文以福建省某的220kV某電站由于區(qū)外故障而造成220kV線路間隔201開關與202開關三跳的典型事故為背景，分析了距離III段出口動作的原因，以資交流。

1 基本原理

RCS-900系列保護裝置設置了低壓距離繼電器，當正序電壓小于10%Un時時進入低壓距離程序模塊，此時只可能有三相短路和系統(tǒng)振蕩二種情況,本文主要考慮在近區(qū)發(fā)生三相短路時解決它穩(wěn)態(tài)特性中的一些問題。該保護的距離保護元件是以正序電壓為極化量的阻抗繼電器，在故障發(fā)生40ms之內(nèi)采用帶記憶的正序電壓作極化量，所以僅考慮極化電壓消失前后，其對三段式距離保護動作的影響以及該系列保護裝置消除死區(qū)所采取的措施。

1.1 RCS-900系列線路保護Ⅰ、Ⅱ段接地阻抗繼電器的構成方法

根據(jù)文獻[6]的相關理論分析可知，阻抗繼電器暫態(tài)動作特性可保證正、反向出口短路時繼電器正確動作。進入短路穩(wěn)態(tài)階段時記憶作用已消失，繼電器按穩(wěn)態(tài)動作特性工作，如果正序極化電壓又是零，將可能出現(xiàn)正方向出口拒動，反向出口短路誤動的情況，因此RCS-900系列保護裝置采取了消除出口短路的死區(qū)措施。具體方法為：在其極化電壓中另外加入一個插入電壓Uins（門檻電壓），使極化電壓不為零。相當使其正向短路時的穩(wěn)態(tài)動作特性向第Ⅲ象限偏移以繼續(xù)消除正向出口短路的死區(qū)；使其反向短路時的穩(wěn)態(tài)動作特性向第Ⅰ象限上拋以解決反向短路時的誤動。Uins一般為0.06倍的額定電壓。極化電壓加入插入電壓后正向和反向三相短路時，測量阻抗ZK在阻抗復數(shù)平面的動作特性分別如圖6a、b所示。

圖1 極化電壓加入插入電壓后正向和反向三相短路的穩(wěn)態(tài)動作特性

從圖1可以看出，正方向三相短路時，其動作特性包括原點，能保證距離保護不拒動，反方向三相短路時，保護不誤動?，F(xiàn)場調(diào)試插入電壓

1.2 RCS-900系列線路保護Ⅲ段接地阻抗繼電器的構成方法

對于低壓距離第Ⅲ段主要希望起到后備作用，所以使用的插入電壓不再采用切換的方法，而固定采用倒置的插入電壓。這樣它的正方向或反方向三相短路的穩(wěn)態(tài)動作特性都是如圖1a所示。正方向出口發(fā)生三相短路時在暫態(tài)動作特性和穩(wěn)態(tài)動作特性里繼電器都處于動作狀態(tài)，消除了出口短路的死區(qū)。使第Ⅲ段保護起到了后備保護的作用。當反方向出口發(fā)生三相短路時，雖然在暫態(tài)動作特性中繼電器不動作，但是到了穩(wěn)態(tài)動作特性時繼電器將誤動。

2 案例分析

2.1 事故經(jīng)過

當日某變電站附近區(qū)域出現(xiàn)雷雨天氣。故障前站內(nèi)為正常運行方式，沒有檢修工作。故障時，站內(nèi)設備的動作情況如下：

1）18:35:05.280 110kV系統(tǒng)側101開關雷擊三相近區(qū)故障，相間距離I段出口，重合閘成功。

2）18:35 #1站變400V側401開關、#2站變400V側402開關跳閘，400V系統(tǒng)失電；#1直流電源消失。

3）18:35:05.784 220kV某線路201開關跳閘，保護屏跳A、跳B、跳C燈亮，開關三跳不重合。保護行為：WXH-803線路保護2818毫秒相間距離III段出口跳三相，2912毫秒縱差遠跳出口。902線路保護沒有保護動作報文，有故障波形。 同時，另一回220kV線路202開關跳閘，保護屏跳A、跳B、跳C燈亮，開關三跳不重合。由于直流系統(tǒng)失電，RCS-931保護及LFP-902A保護報告丟失。因220kV故障錄波裝置掛在#1直流系統(tǒng)，只錄到900毫秒左右的波形。

4）18:41兩臺站變恢復運行，18:43 #1直流電源恢復運行。

2.2 事故原因

事故發(fā)生時，220kV某線路保護RCS-902裝置保護的故障錄波如圖2所示。

圖2 220kV某間隔故障錄波波形

根據(jù)故障錄波資料分析，在110kV系統(tǒng)三相近區(qū)故障期間，造成系統(tǒng)電壓下降（其中220kV母線電壓下降到65%），站用變400V側低壓脫扣動作，2臺站變失電，因此時＃1蓄電池組失效，造成掛在＃1直流母線上的負荷失電，使得220kV電壓公用回路中電壓切換繼電器失磁，220kV保護電壓回路失壓。

110kV系統(tǒng)遭雷擊后，220kV兩間隔的202開關與201開關線路保護裝置已起動，不再進入PT斷線閉鎖程序，此時220kV母線電壓二次失壓相當于發(fā)生母線三相故障，進入低壓距離程序，由于距離保護要動作的出口的電流條件必須滿足I1＞0.06In。從錄波圖上可知，當保護裝置跳閘時三相負荷電流約1.6A，即I1＞0.06×5＝0.3A，所以滿足電流條件，由前面分析可知，低壓距離I、II段由于啟動后判為反方向上拋，測量阻抗為零時不會落入動作區(qū)，因此RCS-902的低壓距離I、II段沒有動作，距離Ⅲ段固定反偏包原點，測量阻抗為零時落入保護動作區(qū)，達到其延時后即可動作，造成220kV線路間隔201開關與202開關三跳。

2.3 整改措施

1）改進站用變低壓側開關保護，取消低壓瞬時脫扣或增加延時功能；

2）對直流系統(tǒng)進行重點排查，逐個檢查蓄電池組單體電壓和內(nèi)阻，請專家與蓄電池廠家共同對失效蓄電池組解體研究，進一步分析蓄電池開路的故障原因；

3） 目前各個廠家的微機保護中電壓互感器斷線閉鎖原理大致相同，即在起動元件不起動的情況下，判別Ua+Ub+Uc＜8V,U1＜30V是否滿足閉鎖要求，如滿足要求，經(jīng)過1.25s后發(fā)告警或二次回路異常信號并閉鎖距離保護，對于低壓距離繼電器，可以和廠家溝通，在保護起動元件起動的條件下，如出現(xiàn)類似TV斷線（直流系統(tǒng)失負荷）是否需要閉鎖距離保護值得進一步討論。

3 結束語

本文分析了三相故障時，低壓繼電器的保護原理、動作方程、內(nèi)部邏輯，以及RCS-902系列采取的消除出口短路的死區(qū)措施。以某省一座220kV變電站由于雷擊造成110kV線路三相近區(qū)故障，引起220kV兩線路間隔開關三跳的一起典型事故為背景，結合故障錄波分析了實際運行中存在的問題。提出了解決問題的具體方法和改進措施，對今后各發(fā)供電單位預防與分析此類事故的發(fā)生有一定的借鑒作用。

[1]王兆輝,陳大軍,王艷陽等.220kV變電站母線失壓事故處理與分析[J].河北電力技術,2006,25(2):3-5.

[2]安軍.寶山變電站“9.21”電網(wǎng)事故分析[J].內(nèi)蒙古電力技術,2004,22(2):20-22.

[3]邱野.曲江變電站“3.1”電網(wǎng)事故分析[J].電力安全技術,2003,5(11):27-28.

[4]李鐵,金世軍,魯順等.遼寧電網(wǎng)“3.4”事故處理過程及分析[J].電網(wǎng)技術,2007,6(11):38-41.

[5]葛睿,董昱,呂躍春.歐洲“11.4”大停電事故分析對我國電網(wǎng)運行工作的啟示[J].電網(wǎng)技術,2007,31(2)：1-6.

[6]國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓教材(上冊)[J].國家電力調(diào)度通訊中心.中國電力出版社,北京:2009.

[7]RCS-902A(B/C/D)型超高壓線路成套保護裝置技術說明[Z]書.南京南瑞繼保電氣有限公司.