某變電站500kV母線保護(hù)TA斷線保護(hù)閉鎖分析

馮 順 曲 欣 王 毅 葛琳朝 陳思思

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某變電站500kV母線保護(hù)TA斷線保護(hù)閉鎖分析

馮 順 曲 欣 王 毅 葛琳朝 陳思思

（國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司, 鄭州 450000）

某3/2主接線的500kV變電站母線保護(hù)報(bào)出5053斷路器支路TA斷線導(dǎo)致母線保護(hù)閉鎖，檢查發(fā)現(xiàn)5053斷路器支路三相電流不平衡，導(dǎo)致其零序電流滿足母線保護(hù)TA斷線邏輯判據(jù)。現(xiàn)場主回路直阻測量發(fā)現(xiàn)，5053斷路器支路A相主回路隔離開關(guān)接觸電阻偏大，致使5053斷路器支路三相主回路電阻不平衡，最終導(dǎo)致在3/2系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生零序環(huán)流。通過Simulink建模對5053斷路器支路三相主回路電阻不平衡在3/2系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的零序環(huán)流進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并提醒相關(guān)人員在檢修試驗(yàn)時(shí)要注意對比支路三相電阻的不平衡偏差。

母線保護(hù)；TA斷線；仿真；零序電流；不平衡；3/2接線

500kV母線保護(hù)是保證500kV母線安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要系統(tǒng)設(shè)備，它的正常運(yùn)行對保證整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的安全具有決定性的意義。因此，對于500kV母線保護(hù)的告警閉鎖的分析具有重要的意義。

某500kV變電站采用3/2電氣主接線，500kV Ⅱ母第一套母線保護(hù)采用南瑞繼保RCS-915E裝置。2016年11月10日RCS-915E母線保護(hù)報(bào)出5033斷路器支路TA斷線告警，裝置閉鎖。本文對母線保護(hù)TA斷線告警的原因進(jìn)行分析，并對TA斷線告警原因進(jìn)行Simulink建模仿真驗(yàn)證，最后對告警原因提出相應(yīng)處理措施。

1 TA斷線告警過程

TA斷線告警前檢修A線路準(zhǔn)備由檢修狀態(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)行狀態(tài)。如圖1所示5052、5053斷路器操作處于熱備用狀態(tài)，50531、50532隔離開關(guān)處于合位。合上5053斷路器時(shí)，Ⅱ母線保護(hù)采樣正常，無告警信號(hào)。當(dāng)運(yùn)行人員同期合上5052斷路器時(shí)，A線路轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行狀態(tài)后，Ⅱ母線保護(hù)報(bào)出5033斷路器支路TA斷線告警，裝置閉鎖。

圖1 第五串主接線

2 TA斷線告警原因分析

2.1 RCS-915E母線保護(hù)TA斷線告警原理

南瑞繼保RCS-915E母線保護(hù)裝置TA斷線告警邏輯判斷如下：

1）任一支路滿足下如下公式

延時(shí)5s發(fā)該支路TA異常報(bào)警信號(hào)，式中30、max、n分別為該TA所在支路的零序電流二次值、二次相電流的最大值和二次額定電流。

2）差流大于TA斷線整定值，延時(shí)5s發(fā)TA斷線報(bào)警信號(hào)。

3）TA斷線閉鎖母差保護(hù)。

2.2 現(xiàn)場檢查情況分析

現(xiàn)場對RCS-915E母線保護(hù)TA斷線告警支路5033CT二次回路進(jìn)行檢查，CT二次回路正常。查看RCS-915E保護(hù)裝置TA斷線告警期間采樣，各支路采樣見表1。

表1 母線保護(hù)各支路采樣數(shù)據(jù)

注：TA變比為4000/1，二次額定值為1A。

從母線保護(hù)采樣中可以看出，5053支路零序電流也較大，采樣數(shù)據(jù)滿足式（1）TA斷線判據(jù)，現(xiàn)場帶負(fù)荷測試數(shù)據(jù)和裝置采樣數(shù)據(jù)一致，因此排除裝置采樣問題。

現(xiàn)場查看5053斷路器所帶線路A線路采樣數(shù)據(jù)見表2。從表中數(shù)據(jù)可以看出，A線路合流采樣零序電流為0A，而表1數(shù)據(jù)中顯示5053斷路器零序電流為0.06A，因此5053斷路器零序電流并非線路電流產(chǎn)生的零序電流。

表2 A線路電流采樣數(shù)據(jù)

結(jié)合表1、表2數(shù)據(jù)分析，可以得出造成TA斷線告警的直接原因是，5053支路的三相電流不平衡導(dǎo)致零序電流過大，滿足RCS-915E母線保護(hù)TA斷線判據(jù)。

3 5053支路三相電流不平衡原因分析

3.1 支路分流理論分析

首先來分析如圖2所示的簡單電路，1、2分別為支路主回路電阻值，根據(jù)電阻分流原理支路電流1、2和合流的大小關(guān)系如式（2）、式（3）所示，支路電流的大小和支路電阻大小有關(guān)。因此當(dāng)支路三相不平衡時(shí)，支路三相電流的大小就會(huì)不同。

（3）

圖2 電阻分流電路圖

3.2 5053支路電流不平衡分析

如圖3所示，由支路分流理論可知，若5053支路三相隔離開關(guān)接觸電阻不平衡，則會(huì)導(dǎo)致5053支路三相主回路電阻不平衡，最終會(huì)造成致支路三相電流不平衡，在3/2主接線系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)不平衡的零序環(huán)流。由表1數(shù)據(jù)可知，5053支路A相支路電流幾乎為0，因此初步判斷5053A相支路主回路電阻偏大。

圖3 零序環(huán)流簡要示意圖

在初步找出原因后，檢修人員對5053支路停電進(jìn)行回路電阻測試，檢查發(fā)現(xiàn)50531隔離刀閘A相動(dòng)靜觸頭接觸電阻阻值偏大。直阻測試試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 50532隔離刀閘接觸電阻

在對50532隔離刀閘動(dòng)靜觸頭處理后，隔離刀閘三相接觸電阻基本恢復(fù)正常平衡狀態(tài)，重新對A線路送電后，Ⅱ母母線保護(hù)5053支路電路基本恢復(fù)平衡，母線保護(hù)TA斷線告警未再次報(bào)出。

4 Simulink仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證3/2接線的系統(tǒng)中合環(huán)運(yùn)行時(shí)支路三相主回路電阻不平衡會(huì)在3/2區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生零序環(huán)流，本文建立了Simulink仿真模型，如圖4所示。模型中建立了簡單的3串完整串6條線路的3/2系統(tǒng)。其中線路電流采用理想三相對稱電流源，各線路中無零序電流。在正常運(yùn)行時(shí)，各斷路器均處于合閘位置，各斷路器支路電阻（包括斷路器、兩側(cè)隔離刀閘及引線的總接觸電阻阻值）基本平衡，假設(shè)正常運(yùn)行時(shí)各斷路器支路阻值為理想400mW，不平衡支路5053支路A相支路阻值為4000mW，下面對同期合上5052斷路器前后分別進(jìn)行仿真分析。

當(dāng)5052斷路器合閘前，線路只帶5053斷路器支路運(yùn)行，線路中無零序電流，定性分析可知3/2系統(tǒng)中不會(huì)產(chǎn)生零序電流。5053支路三相電流及Ⅱ母側(cè)5033、5043、5053支路零序電流波形如圖5、圖6所示。從波形中可以看出5053支路三相電流平衡，3/2系統(tǒng)內(nèi)無零序環(huán)流。

在5052同期合閘后，線路帶5053、5052斷路器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，5053支路三相電流及Ⅱ母側(cè)5033、5043、5053支路零序電流波形分別如圖7、圖8所示。從波形中可看出，鑒于5053支路三相不平衡，5053支路三相電流不平衡，產(chǎn)生零序環(huán)流，產(chǎn)生的零序環(huán)流在3/2系統(tǒng)的三串中均存在。

5 結(jié)論

在3/2接線方式的變電站中，某一斷路器支路三相主回路接觸電阻不平衡會(huì)導(dǎo)致3/2區(qū)域內(nèi)零序環(huán)流的產(chǎn)生，可能出現(xiàn)保護(hù)異常、故障錄波頻繁起動(dòng)等異常現(xiàn)象。且當(dāng)斷路器邊中開關(guān)合環(huán)運(yùn)行時(shí)，由于電阻分流原理，接觸電阻過大也不會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱問題，只有當(dāng)線路僅帶單斷路器運(yùn)行時(shí)，紅外測溫才會(huì)發(fā)現(xiàn)接觸電阻過大發(fā)熱問題，因此當(dāng)設(shè)備停電檢修時(shí)，主回路接觸電阻測量不僅回路阻值大小要滿足規(guī)程要求，而且更要對比三相主回路電阻大小的不平衡偏差。另外應(yīng)注意的是，當(dāng)二次設(shè)備出現(xiàn)異常告警時(shí)，不要僅僅局限在二次設(shè)備上查找原因，還要結(jié)合一二次設(shè)備進(jìn)行綜合分析。

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The Analysis on 500kV Bus-differential Protection Latch of a Substation because of TA Break

Feng Shun Qu Xin Wang Yi Ge Linzhao Chen Sisi

(State Gird He’nan Electric Power Conporation Maintenance Company Operation, Zhengzhou 450000)

The bus-differential protection of a 500kV 3/2 connection substation reported 5053 circuit breaker branch TA break, check found to be due to 5053 circuit breaker branch three-phase current imbalance caused by the zero sequence current to meet the bus protection TA off Line logic criterion. The main circuit of the 5053 circuit breaker branch circuit A-phase main circuit isolation switch contact resistance is too large, resulting in 5053 circuit breaker three-phase main circuit resistance imbalance, resulting in the 3/2 system zero sequence circulation. The simulation of the zero sequence circulation generated by 3/2 system of 3-phase main circuit resistance imbalance of 5053 circuit breaker is simulated by Simulink model. It is also reminded to pay attention to the unbalance of the three-phase resistance in the maintenance test deviation.

bus-differential protection; TA break; simulink; zero-sequence current; unbalance; 3/2 connection

馮 順（1989-），男，本科，助理工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)維護(hù)工作。