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一起400kV线路故障继电保护动作案例分析
(DayaBayNuclearPowerOperationsandManagementCo.Ltd.,Shenzhen518124,China )
摘 要论文以一起400kV 线路单相接地故障为案例,结合故障波形,对该线路各套继电保护装置的动作行为进行了分析和计算,同时探讨了过渡电阻对距离保护的影响及对策.
AbstractIn this paper,a single phase to earth fault of 400kV line is taken as a case. Combined with the fault weform, the action of relayprotection devices of the line is analyzed and calculated. Meanwhile, the influence and countermeasures of transition resistance on distanceprotectionarediscussed.
关键词差动保护；距离保护；过渡电阻
Keywordsdifferential protection；distanceprotection; transitionresistance
【中图分类号】TM773 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）05-0187-03
1 引言
电流差动保护和纵联距离保护是目前220kV 及以上线路应用最为广泛的两种主保护,单相接地故障是输电线路最为常见的故障,因此,准确地分析和评价单相接地故障情况下,电流差动保护和纵联距离保护的动作行为显得尤为重要.
在电力系统中,输电线路的短路往往都是经过过渡电阻的,过渡电阻的存在使得阻抗继电器的测量阻抗在幅值和相位上都发生了变化,从而对阻抗继电器的动作行为产生影响,严重时可造成阻抗继电器在区内故障时拒动,或者在区外故障时误动.
2 保护动作情况介绍
2.1 线路保护配置
该线路是连接大亚湾核电站与香港大埔站的一条400kV输电线路,其线路保护配置为主一保护采用日本东芝生产的GRL100 型号光纤分相电流差动保护,主二保护采用南瑞继保生产的RCS-902H 型号纵联距离保护,后备保护采用AREVA生产的P122 型号过流保护,两个断路器失灵保护及重合闸装置采用南瑞继保生产的RCS-921H 型号保护,此外,与国内常规保护配置不同的是,该线路并没有配置独立的远方跳闸装置,其远方跳闸功能是通过特殊的收发信继电器回路实现的.
2.2 故障前运行方式及故障经过
大亚湾核电站400kV/500kV 开关站为3/2 接线方式,故障前线路、母线均处于正常运行状态,2010 年10 月20 日18:05:05,该线路发生C 相瞬时接地故障,大亚湾核电站侧主一光纤电流差动保护动作跳开250JA、252JA 断路器,故障切除后19s 左右断路器250JA、252JA 自动重合成功,该线路恢复正常运行.在检查过程中发现主二保护RCS-902H 纵联距离保护启动但未动作出口跳闸,后了解对侧主二保护RCS902H也未动作出口.
3 保护动作行为分析
3.1 单相接地故障特点
在工程实践中,通过波形图可以快速判断故障类型并进行定性分析,对于单相接地故障,不妨以A 相为例,当发生单相接地时,其电流、电压相量图如下：
从相量图中可以总结出判断单相接地故障的几个要点：淤一相电流增大,一相电压减小,出现零序电流、零序电压.
于电流增大、电压降低为同一相别.
盂零序电流与故障相电流同向,零序电压与故障相电压反向.
榆故障相电压超前故障相电流约80 度左右,零序电流超前零序电压约110 度左右.
同时,需要注意的是南瑞继保的装置在保护波形的电流计算中加入了一个78毅的补偿阻抗,这样其波形显示为正向故障时故障相电压与电流同向,零序电流超前零序电压约180毅左右,反向故障时故障相电压与电流反向,零序电流与零序电压同向.
此次线路故障时,保护装置的波形图如下：
从波形图中可以看出：A/B 相电流、电压正常,C 相电流增大,同时C 相电压减小,C 相电压与C 相电流相位相同,C 相电流与零序电流大小基本相等,零序电流超前零序电压约170毅,从这些信息可以判断此次故障为线路正方向上C 相单相接地故障.
3.2 主一保护动作行为分析
主一保护为日本东芝生产的GRL100 型号电流差动保护.其主要功能包括相电流差动保护和零序电流差动保护.其原理与国内常用的电流差动保护基本相同,为了防止穿越性故障时误动,同样采用了比例制动特性,其动作曲线为：
计算得出的结果与实际动作行为一致,可以说明主一保护为正确动作.
3.3 主二保护动作行为分析
主二保护为南瑞继保生产的RCS-902H 型号保护,是以纵联距离和零序方向元件为主体的快速主保护.其接地阻抗继电器的接线形式为
RCS-902H 纵联距离保护使用距离二段继电器作为方向判别元件,其定值为16.67赘,阻抗灵敏角为85.3毅,从计算所得的相量图中可以看出,本次故障中RCS-902H 感受的测量阻抗位于纵联距离圆外,因此纵联距离保护不动作是正确的.
此次线路故障前持续向对侧输送功率,因此过渡电阻呈现为阻容性,综合以上分析结果,可初步绘出此次故障的相量图如下：
可见,此次故障发生在线路远端,并且经过高阻接地,测量阻抗未达到装置整定值,因此纵联距离保护未动作.
3.4 后备保护动作情况分析
后备保护采用AREVA 生产的P122 型号过流保护,其采用标准反时限动作特性,其中：T等于0.8s ,Is等于1.5In
由于故障发生后,主保护快速将故障切除,因此后备过流保护启动但不出口,现场检查情况与分析相符,为正确动作.
4 结论
经过上述分析和计算,本次线路单相瞬时接地故障发生后,主一电流差动保护正确动作,主二纵联距离保护未达到定值正确不动作,后备保护未达到延时正确不动作.
通过本案例,可以发现过渡电阻对距离继电器的测量阻抗影响较大,虽然目前绝大多数距离继电器采用正序电压作为极化电压后能够增强测量故障过渡电阻的能力,但当过渡电阻较大时,仍然可能存在保护拒动的情况.由于零序方向继电器抗过渡电阻能力更强,因此,工程实践中,可将零序方向保护投入,作为防止高阻接地故障的有效补充.
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