電網(wǎng)擾動(dòng)導(dǎo)致的發(fā)電廠內(nèi)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置響應(yīng)情況分析

邱鳳欣

摘要：電廠內(nèi)繼電保護(hù)裝置是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，防止事故擴(kuò)大，提高系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：發(fā)變組保護(hù); 勵(lì)磁系統(tǒng); 線路保護(hù)

0引言

2019年1月22日，某電廠對(duì)側(cè)變電站側(cè)發(fā)生故障。13時(shí)29分44秒，該電廠220KV系統(tǒng)兩組母線（I母、II母）電壓B相均降低。同時(shí)廠內(nèi)繼電保護(hù)自動(dòng)裝置出現(xiàn)了不同的響應(yīng)情況，為檢驗(yàn)裝置的可靠性，需對(duì)這些響應(yīng)情況做出分析。

1 動(dòng)作分析

（1）線路保護(hù)裝置

線路保護(hù)的邏輯使用光纖允許式，其中PCS931以線路縱聯(lián)差動(dòng)為主保護(hù)以工頻變化量、距離保護(hù)、零序保護(hù)為后備保護(hù);PCS902以線路縱聯(lián)距離為主保護(hù)以工頻變化量、零序保護(hù)為后備保護(hù);RCS923作為斷路器失靈啟動(dòng)及輔助保護(hù)裝置，只投入了失靈啟動(dòng)功能（定值為0.8A）。

4C61線路PCS902的故障簡(jiǎn)報(bào)中，通道1故障時(shí)刻裝置總啟動(dòng)變位，通道2發(fā)信變位且由波形和變位變化信息發(fā)現(xiàn)56ms后不再發(fā)信，發(fā)信持續(xù)時(shí)間與系統(tǒng)擾動(dòng)存在時(shí)間大致吻合。

4C61線路PCS902裝置的變化量啟動(dòng)電流定值為0.25A（二次值），系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí)4C61線路B相電流二次值最大達(dá)到過(guò)3.303A，電流二次值的變化量遠(yuǎn)超定值。而對(duì)側(cè)變電站4C61線路保護(hù)判斷故障點(diǎn)不在本廠4C61線路902裝置保護(hù)范圍內(nèi)，因此根據(jù)故障電流的流向，本廠4C61線路PCS902只是保護(hù)啟動(dòng)，收發(fā)信機(jī)發(fā)信而未收信，并沒(méi)有跳閘動(dòng)作。后向調(diào)度詢(xún)問(wèn)，確認(rèn)是對(duì)側(cè)變電站有一臺(tái)主變跳閘。同樣PCS931也因?yàn)楣收宵c(diǎn)在保護(hù)區(qū)外而沒(méi)有動(dòng)作。

故障時(shí)刻RCS923裝置總啟動(dòng)變位、大概7ms后B相失靈啟動(dòng)變位，RCS923裝置中電流變化量啟動(dòng)值定值為0.25A，失靈啟動(dòng)電流定值為0.8A，系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí)4C61線路B相電流值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)總保護(hù)啟動(dòng)，失靈啟動(dòng)定值，因此B相失靈啟動(dòng)，此處923裝置僅僅作為母差保護(hù)裝置中的斷路器失靈保護(hù)的判斷依據(jù)，響應(yīng)正常。

4C62線路與4C61線路為雙回線路，故4C62線路故障量與保護(hù)裝置響應(yīng)情況大致相同。

（2）發(fā)變組保護(hù)

系統(tǒng)擾動(dòng)發(fā)生時(shí)電廠#1機(jī)以主變中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行，#2機(jī)以主變中性點(diǎn)接地方式運(yùn)行。

#1機(jī)發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間為13：29：44：605s，#2機(jī)發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間為13：29：44：579s，#1集控故障錄波器啟動(dòng)時(shí)間為13：29：44：573s，#2集控故障錄波器啟動(dòng)時(shí)間13：29：44：569。裝置之間的啟動(dòng)時(shí)間差不超過(guò)40ms，屬于正常范圍。

#1機(jī)發(fā)變組保護(hù)中發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)，時(shí)間持續(xù)533ms;#2機(jī)發(fā)變組保護(hù)主變接地后備啟動(dòng)，時(shí)間持續(xù)560ms，在主變接地后備啟動(dòng)后26ms，發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)，時(shí)間持續(xù)533ms。本廠主變接法為高壓側(cè)星形低壓側(cè)三角形Yd11型接線，擾動(dòng)發(fā)生后反應(yīng)到發(fā)電機(jī)側(cè)電流變化為機(jī)端AB兩相電流明顯增大。期間波動(dòng)最大的兩臺(tái)機(jī)組機(jī)端電流二次瞬時(shí)值達(dá)到1.7A，折算到一次側(cè)有15500A以上，根據(jù)對(duì)稱(chēng)分量法估算負(fù)序電流在2500A以上，二次值大約0.19A達(dá)到反時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)門(mén)檻值（定值為0.11A），兩臺(tái)機(jī)組的發(fā)變組保護(hù)負(fù)序過(guò)負(fù)荷在同一時(shí)刻啟動(dòng)（反時(shí)限過(guò)負(fù)荷中反時(shí)限動(dòng)作特性的上限電流為負(fù)序電流達(dá)到1.416A二次值，折算到一次側(cè)約有18408A，上限延時(shí)0.5s，此次波動(dòng)中遠(yuǎn)未達(dá)到此定值）。負(fù)序過(guò)負(fù)荷的反時(shí)限下限延時(shí)也就是門(mén)檻值附近的延時(shí)為1000s，而波動(dòng)時(shí)間不到100ms，根據(jù)負(fù)序過(guò)負(fù)荷的動(dòng)作邏輯來(lái)看，由負(fù)序電流引起的轉(zhuǎn)子表層發(fā)熱累計(jì)時(shí)間比較短，不足以使保護(hù)動(dòng)作。

發(fā)變組動(dòng)作報(bào)告中，兩臺(tái)機(jī)組的負(fù)序過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)均維持了533ms，而不是在大約60ms的擾動(dòng)結(jié)束后立刻復(fù)位。原因應(yīng)為在負(fù)序電流消失后，發(fā)變組保護(hù)裝置還要模擬轉(zhuǎn)子表層的散熱過(guò)程，直至溫度回到正常值才使保護(hù)復(fù)位。散熱時(shí)間由負(fù)序電流的大小及機(jī)組負(fù)序發(fā)熱常數(shù)決定。因此兩臺(tái)機(jī)組的發(fā)變組保護(hù)負(fù)序過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)響應(yīng)正常。

由于#2機(jī)為主變中性點(diǎn)直接接地方式運(yùn)行，在故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生零序電流。由#2機(jī)故障錄波器中記錄的系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí)主變高壓側(cè)中性點(diǎn)零序電流最大瞬時(shí)值達(dá)到13.468A，有效值為9.525A，折算到高壓側(cè)有9.525*400=3809.9A。#2機(jī)發(fā)變組保護(hù)中主變接地后備保護(hù)零序I段一時(shí)限0.83A、延時(shí)4.5s，折算到一次側(cè)約為330A。因此#2發(fā)變組保護(hù)主變接地后備保護(hù)啟動(dòng)。

在動(dòng)作報(bào)告中，#2發(fā)變組的主變接地后備保護(hù)啟動(dòng)560ms后復(fù)位，而不是在電壓擾動(dòng)后立刻復(fù)位，原因應(yīng)為#2發(fā)變組保護(hù)的負(fù)序過(guò)負(fù)荷還未復(fù)位，系統(tǒng)判斷外部仍可能有三相不平衡情況，所以未立刻復(fù)位，而是在負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)復(fù)位后1ms左右也進(jìn)行了復(fù)位。裝置保護(hù)響應(yīng)正常。

（3）勵(lì)磁系統(tǒng)

故障時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)報(bào)警信息，系統(tǒng)首先識(shí)別出有短路情況（AnySC），后判斷為外部?jī)上喽搪罚―istantSC2Phase）（勵(lì)磁系統(tǒng)采集的為發(fā)電機(jī)機(jī)端側(cè)電流，故判斷為2相短路），報(bào)警信息均在10s左右后復(fù)位。故障過(guò)程中，兩臺(tái)機(jī)組20KV電壓均有向下突變，#2機(jī)組線電壓下降大約2KV，#1機(jī)組線電壓下降略小于2KV，兩臺(tái)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器均作出了提高轉(zhuǎn)子電流的反應(yīng)，其中#1機(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)子電流由2200A提升至2900A，#2機(jī)組勵(lì)磁電流由2314A提升至2534A，兩臺(tái)調(diào)節(jié)器動(dòng)作增大輸出約0.5s，裝置響應(yīng)正常。

2 結(jié)束語(yǔ)

繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)在電力系統(tǒng)中有很高的重要性，作者水平有限，希望可以在日后的工作中多多學(xué)習(xí)，繼續(xù)提高。

參考文獻(xiàn)

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