高 俊

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠,江西 貴溪 335424）

1 引言

貴冶降壓站6kV系統(tǒng)為小電阻接地系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地或三相不平衡、相間短路故障時(shí)均直接動(dòng)作于跳閘，饋線開(kāi)關(guān)在跳閘的同時(shí)，才會(huì)發(fā)出相應(yīng)線路故障報(bào)警信號(hào)；而在各車間二級(jí)配電設(shè)備發(fā)生故障跳閘引起系統(tǒng)波動(dòng)，或故障時(shí)越級(jí)跳降壓站主進(jìn)線開(kāi)關(guān)時(shí)，此時(shí)的故障饋線繼保不會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)［1-3］，變電運(yùn)行人員對(duì)供配電系統(tǒng)異常、故障時(shí)的分析、預(yù)判上存在較大的難度。

2 供電潮流

如圖1，貴冶一系統(tǒng)降壓站6kV新系統(tǒng)配電線路為水廠、熔煉、制氧、動(dòng)力中心及硫酸車間等，共20多條線路，均為主工藝相關(guān)生產(chǎn)車間，6kV新系統(tǒng)一但失電，一系統(tǒng)立即停產(chǎn)，同時(shí)因供水中斷，將影響二系統(tǒng)生產(chǎn)，停電影響進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，對(duì)繼電保護(hù)的可靠性、選擇性及快速恢復(fù)供電尤為重要。

（1）當(dāng)生產(chǎn)車間A點(diǎn)回路出現(xiàn)故障，B開(kāi)關(guān)跳電時(shí)，會(huì)引起整個(gè)供配電系統(tǒng)電壓波動(dòng)。降壓站側(cè)線路繼電保護(hù)具有高靈敏性，D、E開(kāi)關(guān)保護(hù)會(huì)同時(shí)啟動(dòng)，但在繼電保護(hù)選擇性的階梯延時(shí)原則下，在下級(jí)B開(kāi)關(guān)將故障切除后，D、E開(kāi)關(guān)繼電保護(hù)會(huì)自動(dòng)復(fù)歸。在供電可靠性上雖避免了停電范圍的擴(kuò)大，因D開(kāi)關(guān)故障報(bào)警信號(hào)未能發(fā)出，因此降壓站側(cè)無(wú)法定位故障線路，只能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)靠人工逐條線路分析負(fù)荷變化情況，來(lái)判斷故障線路，準(zhǔn)確率不高而且耗時(shí)較長(zhǎng)。同時(shí)在排查過(guò)程中可能出現(xiàn)設(shè)備帶故障試送，造成系統(tǒng)電壓多次波動(dòng)，影響正常運(yùn)行設(shè)備跳機(jī)，增加排查范圍。

（2）在A點(diǎn)發(fā)生故障，B、C、D開(kāi)關(guān)保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，將越級(jí)跳降壓站側(cè)6kV進(jìn)線E開(kāi)關(guān)，這種情況下，同樣無(wú)法定位故障線路，只能采取逐條試送的方式查找故障線路。案例中制氧高壓避雷器故障，因制氧及總降側(cè)B、C、D開(kāi)關(guān)同時(shí)拒動(dòng)， 引起3#主變6kV進(jìn)線開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳閘，一系統(tǒng)停產(chǎn)。因事故之初無(wú)法判斷是哪條饋線引起的越級(jí)跳閘，所以只能逐條試送，在試送過(guò)程中3#主變第二次保護(hù)跳閘，既耽誤了送電時(shí)間，同時(shí)對(duì)3#主變?cè)斐傻诙喂收蠜_擊。這次故障從跳閘到確定故障線路花了近2個(gè)小時(shí)，從正常送電到恢復(fù)生產(chǎn)又花了好幾個(gè)小時(shí)，給工廠造成了巨大的損失。

3 繼電保護(hù)配置、邏輯

3.1 供電潮流保護(hù)階梯配置

線路故障通常表現(xiàn)為單相接地或三相不平衡、相間短路，保護(hù)配置由三段式電流保護(hù)（速斷、限時(shí)速斷、定時(shí)過(guò)流保護(hù)）及零序過(guò)流保護(hù)組成，三段式過(guò)流根據(jù)配置原則［4］進(jìn)行階梯式配置，保護(hù)動(dòng)作定值小、時(shí)間長(zhǎng)表示故障程度較輕，保護(hù)動(dòng)作定值大、時(shí)間短表示故障程度較嚴(yán)重。在供電潮流中，根據(jù)各級(jí)開(kāi)關(guān)距離電源側(cè)遠(yuǎn)/近及系統(tǒng)短路阻抗分布，來(lái)設(shè)計(jì)各級(jí)開(kāi)關(guān)保護(hù)啟動(dòng)值及動(dòng)作時(shí)限。保護(hù)啟動(dòng)定值根據(jù)系統(tǒng)短路阻抗分布及所處供電潮流中的位置，采取階梯遞減進(jìn)行配置，動(dòng)作時(shí)限根據(jù)所處供電潮流中位置，按逐級(jí)遞減方式配置，以此保證供配電系統(tǒng)各級(jí)繼電保護(hù)的選擇性、靈敏性、速動(dòng)性、可靠性。

3.2 降壓站側(cè)饋線保護(hù)配置及邏輯。

降壓站側(cè)線路繼電保護(hù)SEL351中配置［5］有限時(shí)速斷、定時(shí)過(guò)流、零序過(guò)流等保護(hù)。

邏輯功能見(jiàn)圖2：

過(guò)流軟壓板LT2置位: SET2 =/RB6 * !LT2；

圖1 貴冶1#總降壓6kV新系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

圖2 饋線保護(hù)邏輯圖

圖3 改進(jìn)后邏輯圖

過(guò)流軟壓板LT2復(fù)位: RST2 =/RB6 * LT2；

零序軟壓板LT3置位: SET3 =/RB7 * !LT3；

零序軟壓板LT3復(fù)位: RST3 =/RB7 * LT3；

變量方程: SV2=67P2T*LT2 SV3=67N1T*LT3；

跳閘出口:OUT102 =67P2T * LT2 + 67N1T *LT3。

3.3 動(dòng)作原理

系統(tǒng)相間短路時(shí)，當(dāng)相過(guò)電流元件檢測(cè)到IA、IB、IC任一相電流超出設(shè)定值50P2P時(shí)，對(duì)應(yīng)比較器置1，通過(guò)或門50P2置1（過(guò)流軟壓板LT2在饋線送電前已投入），啟動(dòng)邏輯計(jì)時(shí)元件67P2D，延時(shí)時(shí)間到后67P1T置 1，中間變量SV2T及跳閘出口OUT102邏輯條件均滿足，在跳開(kāi)關(guān)的同時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。

系統(tǒng)單相接地時(shí)，當(dāng)零序過(guò)電流元件檢測(cè)到IN電流超出設(shè)定值50N1P時(shí)，對(duì)應(yīng)比較器置1，通過(guò)或門50N1置1（零序軟壓板LT3在饋線送電前已投入），啟動(dòng)邏輯計(jì)時(shí)元件67N1D，延時(shí)時(shí)間到后67N1T置 1，中間變量SV3T及跳閘出口OUT102邏輯條件均滿足，在跳開(kāi)關(guān)的同時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。

上位機(jī)報(bào)警信號(hào)取中間變量SV2T、SV3T，當(dāng)SV2T、SV3T置1時(shí)發(fā)出相應(yīng)的相間過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)流保護(hù)報(bào)警信號(hào)。從上述變量關(guān)系式可以看出，要使SV2T或SV3T置1，67P2T或67N1T必須置1，而此開(kāi)關(guān)在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，軟壓板LT2、LT3均已投入，跳閘出口方程OUT102 =67P2T * LT2 + 67N1T * LT3也將置1，所以在系統(tǒng)發(fā)生單相接地、相間短路故障時(shí)，在開(kāi)關(guān)跳閘的同時(shí)才會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。而當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備故障或供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘時(shí)，將沒(méi)有具體的饋線報(bào)警信號(hào)，這就是下級(jí)故障時(shí)無(wú)法定位的原因。

4 繼電保護(hù)功能改進(jìn)

4.1 繼電保護(hù)定值核對(duì)、調(diào)整

重新組織各車間校對(duì)圖1中A、B、C、D、E各級(jí)開(kāi)關(guān)階梯保護(hù)功能，對(duì)定值不相符的進(jìn)行調(diào)整，確保繼電保護(hù)的靈敏性、選擇性，避免越級(jí)造成事故范圍的擴(kuò)大。

4.2 增加獨(dú)立預(yù)警通道

在不改變現(xiàn)有保護(hù)定值及時(shí)限的前提下，在SEL351保護(hù)裝置上增加中間變量作為零序過(guò)流、相間過(guò)流保護(hù)越限報(bào)警的單獨(dú)通道［6］，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)警。改進(jìn)后的邏輯見(jiàn)圖3。

4.2.1 接地故障預(yù)警邏輯改進(jìn)

零序過(guò)流越限報(bào)警變量方程為：SV6=67N2T 67N2D=2。

在零序過(guò)流保護(hù)邏輯中，增加零序過(guò)流Ⅱ段50N2作為啟動(dòng)元件，報(bào)警定值取小于跳閘

定值，增加SV6中間變量作為獨(dú)立的單相接地故障預(yù)警通道，在系統(tǒng)單相接地或三相不平衡時(shí)，50N2置 1，67N2D計(jì)時(shí)元件2周波延時(shí)后（避免系統(tǒng)瞬間不平衡誤報(bào)），SV6T置1，在故障切除前檢測(cè)到故障，發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

4.2.2 短路故障預(yù)警邏輯改進(jìn)

相間過(guò)流越限報(bào)警變量方程為：SV9=50P2，SV9PU=0，SV9DO=500。

在相間過(guò)流保護(hù)邏輯中，增加SV9中間變量作為獨(dú)立短路預(yù)警通道，直接繞開(kāi)軟壓板

LT2及跳閘邏輯67P2D計(jì)時(shí)元件1S的延時(shí)，在下級(jí)故障時(shí)，線路保護(hù)信號(hào)元件無(wú)延時(shí)啟動(dòng)發(fā)信，并自保持10S，避免下級(jí)故障短時(shí)切除后，線路保護(hù)元件自動(dòng)返回，確保預(yù)警信號(hào)能立即發(fā)出。同時(shí)在上位機(jī)中配置［7］SV6T、SV9T作為線路零序過(guò)流、相間過(guò)流預(yù)警點(diǎn)。

增設(shè)預(yù)警邏輯后，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不論是越級(jí)跳閘還是在保護(hù)階梯時(shí)間內(nèi)故障已消除，均能保證在降壓站側(cè)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，定位故障線路，降低運(yùn)行人員對(duì)系統(tǒng)故障判斷的難度。

如在圖1中，當(dāng)A點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，開(kāi)關(guān)D處繼電保護(hù)能立即發(fā)出預(yù)警，確定故障線路。及時(shí)通知下級(jí)配電室處理，避免工藝人員帶故障開(kāi)機(jī)，造成對(duì)電力系統(tǒng)的二次沖擊。同樣，當(dāng)A點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，B、C、D開(kāi)關(guān)保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，將越級(jí)跳降壓站側(cè)6kV進(jìn)線E開(kāi)關(guān)，此時(shí)開(kāi)關(guān)D處已發(fā)出預(yù)警信號(hào)，運(yùn)行人員可通過(guò)預(yù)警信息知道故障線路，及時(shí)隔離故障點(diǎn)，避免逐條試送來(lái)確定故障線路，提高供電恢復(fù)效率，縮短停電時(shí)間。

5 應(yīng)用效果

6kV系統(tǒng)饋線保護(hù)功能的完善運(yùn)行至今，預(yù)警功能比較可靠，例如某車間在設(shè)備改造試驗(yàn)中，在對(duì)循環(huán)水1#、2#線送電時(shí)，降壓站側(cè)出現(xiàn)電流越限報(bào)警，經(jīng)聯(lián)系得知其設(shè)備故障，已退出運(yùn)行，從這次可以看出，對(duì)6kV新系統(tǒng)饋線保護(hù)功能的優(yōu)化是可靠的，供配電運(yùn)行人員可立即掌握供電系統(tǒng)中存在的隱患點(diǎn)，通知下級(jí)配電室及時(shí)排查、隔離檢修，避免事故擴(kuò)大。

6 結(jié)束語(yǔ)

（1） 繼電保護(hù)預(yù)警功能與跳閘功能分離后，下級(jí)配電系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)發(fā)生故障時(shí)，降壓站側(cè)能對(duì)故障線路及故障性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)警，及時(shí)掌握故障線路及故障情況，準(zhǔn)確下達(dá)電力調(diào)度命令，避免引起系統(tǒng)多次波動(dòng)。

（2）電力系統(tǒng)發(fā)生越級(jí)停電事故時(shí)，在恢復(fù)供電過(guò)程中，能有針對(duì)性地將故障設(shè)備隔離，避免帶故障試送電，降低短路故障對(duì)供電系統(tǒng)的二次沖擊及二次停電影響。