动作保护值范文

动作保护值范文（精选4篇）

动作保护值 第1篇

20世纪90年代中期,我国完成了第三代万能式低压断路器的研究开发,其主要优点是高分断、智能化、模块化、小体积、可通信、高可靠性。产品投入市场10余年,国内已有几百家企业进行试制、生产,成为国内电力系统中高新技术的关键匹配保护元件,目前产品已向第四代扩展。随着我国国民经济的快速发展和电力系统自动化程度的不断提升,对低压配电保护系统中的关键基础元件万能式断路器的智能化功能、可靠性、安全性要求越来越高[1]。

1 万能式断路器的保护特性和设定值

杭申控股集团研发的万能式断路器(以下简称断路器)适用于交流50/60 Hz,额定工作电压400、690 V,额定工作电流6 300 A及以下的配电网络中,用来分配电能和保护线路及设备免受过载、短路、缺相、欠电压和接地故障等危害。断路器采用具有精确选择性保护的基本型和全功能型智能控制器,特别适用于需要提高供电可靠性,避免不必要停电的配电网络中。断路器同时带有开放式通信接口,可进行“四遥”,以满足控制中心和自动化系统的要求。断路器具有隔离功能,标示为。额定工作电流1 000 A及以下的断路器,亦可用在交流50/60 Hz、400 V网络中作为电动机的过载、短路、缺相、欠电压和接地故障保护,在正常条件下还可作为电动机的不频繁起动之用。

该断路器符合IEC 60947-2及GB 14048.2低压断路器标准。断路器的保护功能强大,主要有以下智能化功能:过载、短路三段保护和接地故障保护功能;合闸故障分断MCR功能;液晶电流表、液晶电压表显示;谐波测量功能(检测3～21次奇次谐波,对供电质量进行精确检测);故障电流、电压波形捕捉功能;通信接口功能;负载监控功能;区域连锁ZSI;故障脱扣报警;过载预报警;脱扣/不脱扣试验功能;故障记忆功能;热记忆功能;自诊断功能,控制器内部温度越限(>+80℃)报警;电机断相保护(630 A以下);中性线保护功能;频率测量、功率因数测量、有功功率P测量、无功功率Q测量等功能。断路器的附属装置有分励脱扣器、欠电压瞬时(或延时)脱扣器、闭合电磁铁、辅助触点、电机、计数器,各种模块、通信协议等[2]。

1.1 过载长延时(反时限)保护特性

过载长延时电流Ir1的整定范围为(0.4～1.0)In+OFF(退出位置),过载长延时的时间整定值tL对应1.5Ir1时的动作时间,分挡为15,30,60,120,240,480 s;其反时限动作特性为I2TL=(1.5Irl)2tL;可返回系数不小于0.90(返回电流为0.9Ir1),脱扣时间允差±15%。

1.2 短路短延时(定时限)保护特性

短路短延时电流Ir2的整定范围为(1～15)In+OFF(退出位置),短路短延时一般为定时限,时间整定值ts分为0.1,0.2,0.3,0.4 s,可返回时间相应为0.06,0.14,0.24,0.33 s;也可以是反时限+定时限,即在低倍数电流(一般为不大于8Ir1)时为反时限特性,可按I2Ts=(8Ir1)2ts计算其脱扣时间Ts;当电流大于8Ir1时,即自动转换为相应的定时限脱扣整定时间。具体保护特性见表1。

1.3 短路瞬时保护特性

短路瞬时保护功能是用来防止配电系统的固体短路,此类故障一般为相间故障,其短路电流Ir3比较大,需要快速分断断路器,切断故障电路。其短路瞬时保护特性见表2。

1.4 接地故障保护特性

接地故障保护用于对设备提供过载和短路保护,并对过电流保护装置不能检测出的而长期存在的接地故障提供保护。接地故障保护特性为定时限特性,其时间整定值为0.1,0.2,0.3,0.4 s,可返回时间相应为0.06,0.14,0.24,0.33 s。

2 某实际工程中的数据计算

低压配电系统如图1所示,电流从高压侧输入变压器后经变压器的副边到母排,再往低压主断路器,到汇流排,到各分支断路器,一直到末端负载。在这一过程中,系统各级都有阻抗、容抗和感抗。

2.1 变压器阻抗

在具有电阻、电感和电容的电路系统中,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗ZT。电容及电感的电抗分别称作容抗RT及感抗XT,在纯电容电路中,接通电源时,电源的电压使导线中自由电荷向某一方向作定向运动,由于电容器两极板上在此过程中电荷积累而产生电势差,因而反抗电荷的继续运动,这样就形成容抗。短路阻抗是变压器的一个参数,也叫阻抗电压。在变压器输出侧出现短路情况时,当变压器输入侧加上低于额定电压的一个低电压值,使输出侧的电流达到变压器的额定电流,这时原边所加的电压与变压器的额定电压的比值,叫做短路阻抗[3]。

2.2 母线阻抗和电缆阻抗的计算

按变压器使用要求,低压端引线的长度为3 m,加上低压主断路器(万能式断路器HSW1-2000,In=1 600 A)到低压支路断路器(万能式断路器HSW1-1000,In=1 000 A)的距离为3 m,万能式断路器各相间平均距离为350 mm。母线阻抗:

从低压支路断路器到末端低压断路器距离为40 m,电缆阻抗为:

2.3 整个系统的阻抗

从图1的低压配电系统结构,可以计算出从变压器到系统短路故障点的总阻抗,从而求出电路实际短路电流值,给判断故障点的短路电流是否已经达到断路器的整定保护值提供依据。则:

即在短路点出现的三相短路电流为9 844 A。而二相短路时其值只有该值的,即8 525 A。需要说明的是,按上述计算方法,计算中把负载(如刀开关、断路器、互感器)的阻抗略去,因此计算出来的短路电流要比实际的短路电流大。

该低压支路断路器(万能式断路器HSW1-1000,In=1 000 A)按短延时出厂整定值6In+10%,短延时时间0.2 s,即61 000=6 000 A。一般情况下三相同时短路的发生相当的少,按照现场二相短路取样,计算出来的值为8 525 A,在略去一些阻抗的短路损耗,该值会小于其规定的动作值,因此低压支路断路器动作;而低压主断路器(HSW1-2000)因出厂整定值8In+10%,短延时时间0.4 s,即81 600=12 800 A,整定值大于短路值,低压主断路器不动作。

但当短路点前移至低压主断路器(HSW1-2000)处时:

即在短路点出现的三相短路电流为16 567 A,而二相短路时其值为该值的,即14 347 A。按HSW1-2000(In=1 600 A)出厂整定值,短延时为8In,即81 600=12 800 A,已超出短延时整定值,则低压主断路器动作[2,3]。

3 结语

为了配电系统的安全稳定和可靠动作,应该从低压断路器保护值的设定及原理上将动作阀值的整定放在重要位置。断路器保护动作值的合理设定,能有效避免事故的扩大,并能有选择地进行级联保护,有利于电网的安全、稳定、可靠地运行,将事故造成的影响限制在最小范围之内,为电网的安全运行发挥应有的作用。

参考文献

[1]GB14048.2-2008低压开关设备和控制设备第2部分:断路器[S].

[2]赵毅,陈新,陈文彬,刘峻岐.断路器失灵保护整定计算中常见问题的分析与处理[J].甘肃电力技术,2007(3):9-11.

动作保护值 第2篇

提要：针对一起一个半断路器主接线母线失灵保护误动事故，分析了因为直流系统一点接地发生直流负接地现象，造成母线保护装置光耦开入回路导通，使失灵保护动作出口的原因。针对事故提出对策，做出母差保护开入板更换、完善了母差保护的双失灵开入回路及相电流检测的具体措施。

关键词：一个半断路器失灵保护；光耦；直流接地

中图分类号：TM771

引言

电力系统的母线是发电厂和变电所中最重要的电气设备之一，往往是电力系统汇合的枢纽。因此，母线故障率尽管少，却是电气设备中最严重的故障，后果十分严重，特别是500千伏系统将造成电力系统瓦解，使大面积用户遭受停电，人员伤亡并使电气设备遭到破坏，因而对母线保护装置的 动作可靠、灵敏、迅速性、抗干扰性要求更为严格，母线故障时应有足够的灵敏度，区外故障及装置本身故障保证不误动。由于系统的要求，当母线上发生故障时必须快速切除；保护装置必须十分可靠和有足够的灵敏度。

断路器失灵保护是母线保护一个重要组成部分。目前一个半断路器主接线方式下的母线保护，与一个半的断路器失灵保护配合，完成失灵保护的联跳功能。当母线所连接的某个断路器失灵时，该断路器的失灵保护动作接点提供给保护装置。保护检测到此接点动作时，经小延时联跳母线的各个连接元件。只有在检测到电网有扰动时，失灵联跳才有可能动作，但是直流负极一点接地造成继电保护光耦出口动作，特别是早期产品失灵开入没有电流闭锁，而且光耦开入回路是单开入，不符合出口继电器动作电压大于55%，小于70%直流电源电压的继电器（设计额定功率为5W）的要求。失灵开入接点发生误碰、或者单端直流接地时往往发生误动作，使母线所在断路器跳闸，造成事故危害很大，必须引起高度重视。

1、事故经过

500千伏XX站220千伏设备采用一个半断路器主接线方式。2015年8月27日，220千伏Ⅱ母线保护屏第I 套RCS-915E母线保护失灵开入频繁动作，在3分钟时间内开入变位共计23次，导致RCS-915E母线保护误保护动作，2223开关、2233开关、2242开关、2253开关、2263开关误跳闸。当时站内无工作，故障发生后，运行人员发现220千伏Ⅱ母线保护RCS-915E母线保护失灵保护信号灯亮，同时失灵保护动作，17：50，检修人员到站检查设备，经过检查确认RCS-915E母线保护装置失灵开入，造成所在Ⅱ母线断路器跳闸。

2、事故原因分析

电网一个半断路器主接线方式下母差、失灵保护的配置原则应符合规程要求。电网XX站是1986年建设的变电站，母线保护投产时间较早，为2004年安装的保护装置，其中220千伏一个半断路器主接线的母线保护的失灵保护仅仅是边断路器保护一路失灵接点输入。虽然母线保护发生故障的几率较低，但是有关失灵回路反措的没有具备，是发生母线保护失灵保护误动作的主要原因。

⑴ 母线失灵保护动作逻辑

每条母线应配置两套母线保护，两套母线保护使用边断路器的失灵启动直跳。为防止开入电缆误碰等接地原因导致保护误动，失灵及母差直跳等跳闸回路在开入设计时，设置双开入。当线路或主变故障、且边开关失灵时，由该边开关的失灵保护输出两路失灵接点，启动母差保护中的失灵直跳功能，母差保护内部失灵接点进行“逻辑与”判别，确认无误后对故障点进行隔离。

当线路或变压器等元件保护对该断路器发过跳闸命令，但该断路器依然有电流，经延时该断路器所在母线，以上失灵的过流元件判别和时间元件判别在断路器保护中完成，断路器输入到母线保护中的失灵直跳功能仅仅是为失灵保护提供跳闸出口。

⑵光耦接地动作分析

保护人员调取母线失灵保护误动作故障录波信息，电流电压未发生异常波动，确认220千伏Ⅱ母线未发生变化，RCS-915E母线保护的失灵直跳功能属于误动作。经现场监控系统反映，确认在误跳闸同时，第二组直流负极接地。发现2231断路器保护失灵到母差保护的电缆接点负电源的电缆芯绝缘为0MΩ。导致了Ⅱ母线保护屏第I套 RCS-915E母线保护的失灵保护用光耦隔离元件瞬时承受电压达到110V（额定电压的50%）。

对2231断路器保护启动RCS-915E母线保护的失灵回路误动作的分析。当3D46电缆芯发生绝缘问题时，光耦两端瞬间形成110V正向电压，此电压达到动作电压及功率，引起光耦二极管正向导通，母线保护失灵开入，母线保护误动，引起跳闸，如图1所示。

⑶模擬事故发生试验过程

为了再现事故过程， 结合本站500千伏Ⅱ母线停电，保护人员将同类型500千伏Ⅱ母线保护的进行光耦动作电压测试，将220千伏Ⅱ母线保护的光耦板装入500千伏Ⅱ母线RCS-915E保护，对RCS-915E母线保护的光耦动作电压进行了测试。测

试电源准备，需准备两路直流电 源：

一路为保护装置提供工作电源，输出为220V DC，加在“装置电压”端；另一路由继电保护试验仪提供，为电路提供可调大小的正负电源加在“光耦电压端”。

为确保电源有相同的参考电位，应将两台试验仪的接地端同时接地，两台试验仪的直流电压“负”端，用导线相连，此时两台试验仪的“负”端与 “地”等电位。

将继电保护试验仪的直流电压“正”端接至ZD15，对应保护中支路失灵开入。采用逐次逼近的方法，将电压从60V递增，步进电压为1V，直到支路失灵开入置1。支路失灵开入置1后，将电压逐次递减，直到支路失灵开入返回。

以上试验结果见表1。

⑷光耦动作的根本原因是动作电压低

由表中看到，2004年的产品显然不符合规程规定动作电压大于55%，小于70%直流电源电压的继电器（设计额定功率为5W）的要求。实际测量动作电压为96V（额定电压的43.6%），返回电压为95V（定电压的43.1%）；同样不合格保护装置返厂检测结果是：动作电压开入分别为96.2V（43.7%）、98V（44.5%），返回电压为95V（43.2%）、为97V（44.1%）。测量中的符合规程要求的是近期投产的保护装置，可见厂家已经进行了重要的改进。

220千伏Ⅱ母线保护第I 套装置光耦动作电压不符合反措强电光耦导通动作电压大于60%、小于75%额定直流电源电压要求。因此事故结论：2231断路器保护失灵到母差保护的电缆接点负电源的电缆芯绝缘为0MΩ是事故起因，而保护装置动作电压不符合反措要求是造成此次事故的直接原因。

3、本次事故的经验教训

通过本次事故的分析，提出对策并且实施。

⑴ 母线失灵保护开入应符合出口动作电压要求

严格执行华北调局继（2005）7号《关于继电保护光耦回路研讨论会会议纪要及整改措施》中的规定：强电光耦导通动作电压大于60%、小于75%额定直流电源电压。为防止光耦误导通，所有牵扯到失灵及母差直跳、非电量等跳闸回路的开入一律采用强电中间继电器，以增加可靠性。动作电压大于55%，小于70%直流电源电压的继电器（设计额定功率为5W）对直跳回路开入进行重动。

⑵ 完善母线失灵保护开入使用“逻辑与”原理

为提高保护的安全性，失灵及母差直跳等跳闸回路在开入设计时，设置双开入即“逻辑与”，以防止开入电缆误碰等接地原因导致保护误动。同时在断路器保护装置增加双路重动继电器，分别对母线保护双开入进行重动。在今后的验收、技改工作中严格按照要求执行，完善母差保护的双失灵开入。

严格执行2012年国调中心下发的《国家电网公司十八项电网反事故措施》，事故发生后，山东省检修公司运检部组织排查同一批次的母差保护，共涉及23站60多套不合格保护，安排保护轮停更换光耦插件板。

⑶ 加强对直流系统的绝缘检查

采用施工中拆线包扎绝缘胶布的方法，一旦发现直流系统接地，应立刻处理，对一点母线接地故障特别重视。提醒现场工作人员，改变直流一点接地危害不大，两点接地才跳闸的观念，加强施工工具的绝缘处理等措施。

⑷ 提高验收、技改二次施工工艺管理

重视运行中装置的补充检验，例如对运行中的装置进行较大的更改或增设新的回路后的检验；检修或更换一次设备后的检验；运行中发现异常情况后的检验；事故后检验，加强回路绝缘检查。

⑸ 增加失灵扰动就地判据

为防止误动，在失灵联跳逻辑中加入了失灵扰动就地判据，并带有50ms固定延时，见图2。当接点误碰或直流电源异常时，而失灵就地电流判据又躲不过负荷电流的情况下失灵联跳误动，设计了失灵扰动就地判据：稳态判据： Iφ>1.1In

或 |3I0-3I0p|>0.03In 展宽5s（3I0p为30s前3I0的值）

或 失灵启动前3I0<0.08In 且失灵启动后3I0>0.1In

或 失灵启动前3I2<0.08In 且失灵启动后3I2>0.1In

暂态判据： Σi| >0.2In展宽5s

只有在检测到电网有扰动时，失灵联跳才有可能动作，大大提高了失灵联跳的安全性。

4、结论

一个半断路器的母线保护不像其它的主接线例如双母线带母联带有复合电压闭锁，国网公司规定，一个半断路器的母线保护不经过所在母线二次电压闭锁。随着检修范围增大，母线保护误动作切负荷的危险性加大，安全性更加重要，因此应该提高对防止直流回路一点接地引起母線失灵保护光耦接点闭合，使保护出口误动作的重视，对于光耦接点开入的启动失灵保护必需采用“逻辑与”加上闭锁失灵扰动就地判据手段，特别注意对于早期的不合格产品，必须严禁光耦回路直流系统一点接地，及时通过技术改造，达到母线失灵保护不误动的反事故措施落实。

参考文献：

【1】丁书文.断路器失灵保护若干问题分析.电力系统自动化.2006，30（3）；89-91.

【2】RCS-915GD微机母线保护装置技术及使用说明书 南瑞继保电气有限公司2010.2

作者简介：

第一作者：李阳（1987-）男，山东潍坊人，国家电网山东省检修公司，助理工程师， 研究方向：电力系统继电保护运行维护

第二作者：陈健（1983-）男，山东济南人，国家电网山东省检修公司，工程师， 研究方向：电力系统继电保护运行维护

第三作者：李超（1981-）男，山东枣庄人，国家电网山东省检修公司，工程师， 研究方向：电力系统继电保护运行维护

动作保护值 第3篇

继电保护装置直接跳闸回路(以下简称“直跳回路”)主要应用于下列场所:

(1)3/2接线失灵保护通过母差保护直接出口的跳闸回路;(2)失灵保护或母差保护动作后直跳主变三侧的跳闸回路;(3)主变非电气量保护直跳主变三侧的跳闸回路,瓦斯继电器等非电量继电器直接接通跳闸回路。该回路完全由硬件构成,由于牵涉到直接跳闸,并且没有软件控制,因此其硬件回路的可靠性至关重要。

1直跳回路的反措要求及设计

1.1直跳回路的要求

由于在实际应用中,各地发生了多起因直流接地、工频交流电压串入直流系统而引起的直跳回路误出口事故[1,2]。针对上述误动情况,相关继电保护反事故措施有以下规定:

(1)动作电压范围:光耦回路的动作电压的选择,既要保证电压波动的允许范围内可靠动作,又必须防止直流接地等异常时光耦不误动。因此,动作电压一般控制在直流电压的55%~70%。动作时间一般大于10 ms,小于25 ms。启动功率(继电器开始动作时的临界功率值)应不小于5 W。

(2)直跳回路开入量应设置必要的延时防抖回路,防止由于开入量的短暂干扰造成保护装置误动出口。

(3)防交流回路误动。继电器线圈两端在加入220 V交流电压时,继电器输出接点应可靠不动作。

1.2直跳回路的设计

二次设备制造厂家设计人员针对上述反措要求设计了一种直跳回路,该直跳回路包括三部分:启动功率电阻回路,跳闸回路,延时、防止交流回路,其原理图如图1所示。

1) 启动功率电阻回路:当输入功率小于5 W时, 功率电阻R8主要起到分流分功率的作用,防止存在干扰量时误动。当达到动作门槛时,继电器动作触点断开该回路,功率全部施加在跳闸回路上,并且避免了功率电阻长期过热。2) 防交流及过压保护回路:当输入过电压超过稳压管门槛时,稳压管工作,将电压稳定在钳位电压附近,保护后续电路不受损伤。当施加交流电压时,电容回路导通,光耦动作回路截止。同时电容电压不能突变的特性起到延时作用,满足动作时间的要求。3) 跳闸回路中的继电器为重动中间继电器及切功率电阻继电器,施加直流电压时,前端大功率电阻R1~ R5将大部分电压降落在前端,电压达到光耦动作电压时, 光耦动作,继电器回路通过光耦三极管侧导通,继电器动作,一个继电器触点负责切断分功率回路, 另一个继电器负责驱动跳闸出口。

该回路可满足不同保护装置的直跳回路应用, 经验证的各项功能均满足反措要求。

2直跳回路的异常及处理

2.1异常现象

该直跳回路在批量生产过程中,发现部分直跳回路存在两种动作电压限值的异常现象。

异常1:在动作范围内不能动作,施加额定值时仍不动作。

异常2:动作电压高于70%额定电压的要求,达到83%左右。表1为异常动作电压与正常动作电压的对比值。

V

操作电源直流电压在正常额定电压 ±20% 范围波动均属于允许工况,若现场工作电压在176 ~ 183 V之间时,上述任何异常回路投入运行,都将存在直跳回路出现拒动的严重后果。

由于直跳回路只有在光耦动作后,继电器回路才能动作,因此故障分析着手于施加量值时光耦的电气特征。

2.2异常1分析

测量正常开入回路动作过程,当施加电压达到139 V( 额定电压220 V的63%),光耦OP1(TLP127) 二极管两侧电压达到1.01 V左右,此时光耦导通, 继续增加电压,由于光耦二极管的钳制作用,电压基本维持在1.06 V左右。对比故障回路,当电压施加到139 V时,检测光耦二极管两侧电压仅为0.7 V左右,当电压施加到220 V时,光耦二极管两侧电压仅为0.8 V左右。根据光耦TLP127手册VFIF曲线,光耦的导通电压应在0.9 V以上。因此施加75%额定电压(165 V),开入回路光耦应不会动作, 光耦开启电压如图2所示。

检测点向前推移,当检测到图1中两个并联电容C1、C2处,发现电压在此处降落明显,断开电容后,再施加电压该回路可以正确动作,测量光耦二极管两侧电压值满足开启电压要求。

对失效电容的容量、介质损耗、漏电流三项参数进行测试,对比正常电容,参数测量的结果如表2所示。

从表2可以看出,异常电容介质损耗及漏电流明显过大,导致施加电压时,电压在此处降落明显,导致光耦一次侧分压不够,不能动作。更换电容后,回路各项参数达标。后经排查属于电容不同生产批次质量缺陷造成。

2.3异常2分析

与异常1现象不同,此类异常直跳回路可以动作,但动作值越限,达到额定值的83%左右,检测直跳回路其他元件未见异常。因此,需要判断关键元件光耦的参数是否满足芯片数据手册要求,选取正向导通电流IF、集电极电流IC进行测量。

2.3.1正向导通电流IF测试

分别将动作范围内外的两组光耦放置在按照直跳回路参数搭建的图3所示的检测电路中,缓慢施加50%~100%的额定电压,在光耦输入端串入毫安表测量IF。

经测量:动作电压为140 V的光耦,动作时IF为0.2 m A;动作电压为180 V的光耦,动作时IF为0.4 m A,当施加额定电压时,两种光耦的IF均在0.74 m A左右。

2.3.2集电极电流IC测试

按照图4所示的测试电路测量IC电流,在光耦一次侧施加可调电压,在光耦二次侧施加恒定1.2 V集射极电压,控制IF在0.1 ~ 2.0 m A范围内变化,串联电流表测量IC电流。

按照光耦数据手册,当IF在0.1 ~ 2.0 m A变化时,绘制IC允许范围边界,即图5中所示上、下限。 两种光耦各选取2个 ( 光耦1、2为动作范围内光耦, 光耦3、4为动作范围外光耦 ),将测量所得的4个光耦IC值分别在图5中绘出。由测试数据连成的曲线图可以看出,动作范围内光耦在规定值的上限附近,动作范围外的光耦在规定值的下限附近,两者均在允许范围内,因此,两种光耦参数均满足要求。

2.3.3异常产生的原因

查询芯片的数据手册,如表3所示为芯片厂家推荐的IF典型值应为16 m A。

由实际测量的数据,实际应用IF低于0.74 m A, 该范围处于光耦的放大区域的起始阶段,离散性较大,推荐的16 m A处于开关特性阶段,较为稳定。

开始工作阶段的离散性属于芯片的允许工况, 因此在芯片离散性大时,会造成动作电压范围越限。 据统计此类越限的光耦占所用数量的2% 左右,加强对芯片的筛选分级后,此类异常现象可以消除。

3结语

应用中对直跳回路在动作值、动作时间、抗干扰方面有严格的规定,设计此类回路时必须满足上述要求。因此设备制造厂家在设计中需引入较多元器件。由于元器件的本身参数不达标或离散性而引入的动作参数误差需要引起足够重视,在生产检测中需要严格测试,对光耦等关键元器件要进行等级划分、筛选使用。

摘要：根据直跳回路的反措要求,设计了一种典型的直跳回路,该直跳回路包括启动功率电阻回路、跳闸回路及延时、防止交流回路,以该直跳回路为例,分析了两起动作值越限事件产生的原因并给出了应对措施,为类似直跳回路异常现象分析与处理提供了参考。

一起距离保护动作分析 第4篇

距离保护由于受电力系统运行方式影响很小, 保护装置运行灵活、可靠, 性能稳定, 躲过负载电流能力强, 故主要用于电网结构复杂、运行方式多变的高压输电线的保护。然而, 在实际应用当中, 会出现由于线路短路故障持续时间较长造成距离保护处于动作边界, 从而引起保护动作的情况。

本文以某站110k V线路发生AB相间短路故障为例, 运用阻抗测算的方式来识故障类型, 继而通过A相接地故障保护测量阻抗的计算和AB两相接地故障保护测量阻抗的计算, 验证了这两次故障皆由故障发展和保护逻辑判断所引起, 为故障维修提供了可靠参数。

1 故障概述

2014年5月20日13时58分12秒, 某站110k V线路发生AB相间短路故障, 开关保护相间距离I段13ms出口, 重合闸1088ms出口, 6218ms后保护整组复归;2014年5月20日14时17分00秒, 该线路再次发生A相接地故障, 持续308ms后, 发展成为AB两相接地故障, 其开关保护相间距离I段348ms出口, 超过定值要求 (0ms) , 重合闸1419ms出口, 6574ms后保护整组复归。

2 故障前运行方式

故障前该站2#、3#主变110k V侧并列运行, 110k V母联断路器在合位。该线路断路器在合位, 带负荷。

3 保护动作情况

3.1 保护动作报告 (表1)

3.2 保护动作时序图

第一次动作 (图1) :

(1) 该线路发生AB两相短路故障; (2) 相间距离I段出口; (3) 三相跳闸故障切除; (4) 重合闸启动; (5) 重合闸出口; (6) 三相开关重合。

第二次动作 (图2) :

(1) 该线路发生A相接地故障; (2) A相接地故障发展成AB两相接地故障; (3) 相间距离I段出口; (4) 三相跳闸, 故障切除; (5) 重合闸启动; (6) 重合闸出口; (7) 三相开关重合。

3.3 保护测距

4 保护动作分析

判断故障位置是否位于距离保护动作范围内, 必须计算故障时保护安装处的测量阻抗。这里以第二次故障为例, 计算故障时的测量阻抗。

4.1 A相接地故障保护测量阻抗的计算

选取故障后第一个周波电流, 按照图3所示方法, 用尺量取其峰-峰值之间的垂直距离, 并转换成故障电流幅值的有效值, 转换公式如下:

同理, 量取故障后的电压峰-峰值并转换成故障电压幅值的有效值。最终, 经过转换的故障电流幅值为:71.197A, 故障电压幅值为:18.02V。

然后选取故障相电流的一个波峰, 作一条过波峰顶点垂直于时间轴的直线, 找出故障相电压距该线最近的一个波峰, 作出同样一条平行线, 量取两条平行线之间的距离。

图4中从左到右的波形, 依次是A相故障电流波形, B、C相电流波形, 零序电流波形和A相故障电压波形。上面红色横线的是A相故障电压波峰垂直于时间轴的直线, 下面的是A相故障电流波峰垂直于时间轴的直线, 可见故障电压超前于故障电流。

利用下列公式算出故障电压与电流相量之间的相角差:

根据测量结果计算, 以故障电流相量为参考相量, 故障电压超前47.9°。所以计算测量阻抗使用的故障电流相量为71.197∠0°A, 故障电压相量为18.02∠47.9°V。由于是单相接地故障, 所以零序电流相量基本等于故障电流相量。

为了计算测量阻抗, 还需要零序补偿系数Kz, 利用下式计算Kz:

式中, R1, X1是线路的正序电阻、电抗参数;Kr, Kx是线路的零序电阻补偿系数和零序电抗补偿系数, 均可以从定值单查找。经过计算得到Kz=0.4448∠-8.22°。

根据单相接地故障时, 测量阻抗计算公式:

其中, Uφ和Iφ是故障相电压相量和相电流相量, 利用前面的计算结果, 带入上式, 可得A相故障接地时, 保护处的测量阻抗Zc=0.177∠50.37°Ω。

4.2 AB两相接地故障保护测量阻抗的计算

按照前面叙述的方法, 从故障录波图上量取AB两相接地故障时的A相故障电压相量、电流相量, B相故障电压相量、电流相量的幅值和相角差。

以A相故障电流为参考相量, 得到故障时的A相故障电流相量为73.635∠0°, A相故障电压相量为19.547∠0°, B相故障电流相量为46.634∠150.48°, B相故障电压相量为16.641∠-52.2°。

根据两相故障时, 测量阻抗计算公式:

其中, Uφφ和Iφφ是故障线电压相量和线电流相量, 利用前面的计算结果, 带入上式, 可得AB两相接地故障时, 保护处的测量阻抗Zc=0.138∠43.22°Ω。

由以上算法及结果, 可知道13时58分12秒时, 110k V线路发生了AB相间短路故障, 通过录波图数据计算出保护测量阻抗为0.143Ω, 相间距离I段定值为0.2Ω。测量阻抗位于动作区内, 相间距离I段无延时动作, 而在14时17分00秒, 该线路再次发生了A相接地故障, 通过录波图数据计算出保护测量阻抗为Ω, 接地距离I段的定值为0.1Ω。测量阻抗位于动作区外, 接地距离I段不动作;A相接地故障发展为AB两相接地故障后, 通过录波图数据计算出保护测量阻抗为Ω, 相间距离I段的定值为0.2Ω。测量阻抗位于动作区内, 相间距离I段无延时动作。

由上可得出结论: (1) 这两次故障中, 该线路开关距离I段保护均系正确动作; (2) 第二次保护动作, 相间距离I段出口在349ms时动作, 虽然在时间上超过定值要求, 有所延迟, 但究其原因, 是因故障发展和保护逻辑判断所引起。

5 总结

结合上述110k V线路发生AB相间短路故障类型, 通过A相接地故障保护测量阻抗的计算和AB两相接地故障保护测量阻抗的计算, 发现这两次故障皆由故障发展和保护逻辑判断所引起。鉴于此, 我们可以结合这一分析结果, 在解除故障时注意以下两点, 以期保证顺利排除故障:

5.1遇到距离保护动作时, 特别是在时间上有所延迟时, 首先应当根据录波图计算测量阻抗, 判断保护是否为正确动作。

5.2当故障转变时, 因保护软件中逻辑单元判断中有一个识别的过程, 故在时间上会造成有所延迟。

摘要：以一起110k V距离保护动作为例, 判断了该保护装置是否为误动作, 并分析了引起距离保护I段出口延时动作的原因, 说明了在某些系统故障的分析中不能忽视测量阻抗以及保护逻辑判断识别过程, 否则将会得出错误的结论。

关键词：距离保护I段,测量阻抗,动作,分析

参考文献

[1]曹雪兰, 王二军.一起35k V线路距离保护动作分析[J].河南科技, 2014 (10) .

[2]席佳伟, 贾蓉蓉, 林楠, 贾荣兴.故障电阻对距离保护动作的影响[J].中国西部科技, 2011 (19) .