江蘇省啟東市供電公司  劉丹

摘要：針對一起110 kV倒閘操作中發生的保護動作進行分析，提出改進意見。

關鍵詞：倒閘操作；保護；動作

中圖分類號：TM774 文獻標志碼：B 文章編號：1003-0867(2007)10-00-02

1 保護動作過程

某變電所110 kV母線為雙母線帶旁路接線方式見圖1。110kV匯城線正常運行于副母線，因檢修需要，已倒至正母線上運行。工作結束后，在110 kV匯城線恢復正母線運行（合上匯城線7122隔離開關，拉開匯城線7121隔離開關）時，旁路兼母聯720斷路器保護（PSL-621C）距離Ⅲ段動作，因720斷路器已改為非自動，斷路器未跳閘。

圖1　110 kV母線一次接線圖

2 原因分析

2.1 故障錄波情況

旁路兼母聯720斷路器保護動作后，該故障錄波顯示：距離保護啟動前20 ms時，A、B、C三相電流很小，約0.2 A；距離保護啟動后，2504 ms相間距離Ⅲ段出口，測量阻抗為0.003 - j0.007Ω；故障測距為-0.15 km；故障類型為三相短路；保護啟動時的A、B相電流沒變化，C相電流較大約1.6 A；40 ms后B相電流增大，2463 ms后A相電流增大，均達到1.6 A，此時零序電流也從約1.6 A降為零；從故障錄波顯示看，A、B、C相電壓及零序電壓始終為零。

2.2 原因分析

2.2.1 潮流分析

拉開7121隔離開關前，匯城線的電流i分流成i1和i2，見圖2。假設副母線上的負荷為零，其中i1即為流過720斷路器的電流，i1的大小取決于i1、i2回路中的隔離開關、斷路器及連線的電阻，若i2回路中電阻小，則i2較大，i1較小。按照規程規定，隔離開關合閘時，保證觸頭插入深度為觸指的2/3處，接觸電阻不大于200μΩ；斷路器接觸電阻不大于60μΩ；而型號為LGJ-500的連線，阻抗約為0.3Ω/km。顯然連線的長度是影響i1、i2回路電阻的主要因素。i1回路中連接了多個隔離開關， 從701斷路器間隔算起，720斷路器間隔比7121隔離開關間隔遠，因此i1回路中的阻抗Z1要大于i2回路中的阻抗Z2，經估算Z1約為5Z2。當然實際情況，正副母線上還有其它負荷，副母線上的負荷會影響流過720斷路器的電流，但由于從正母線經7121、7122隔離開關至副母線的阻抗也較小， 720斷路器分得的電流也較小。因此，當拉開7121隔離開關前流過720斷路器的總電流仍比較小。從故障錄波的波形看到保護啟動前約0.2 A（二次值），這與理論分析是一致的。

當拉開7121隔離開關后，匯城線和副母線上的負荷電流全部經過720斷路器,見圖3。查閱負荷情況約為200 A（一次側），這與錄波上反映的二次側電流1.6 A相一致（變比為600/5）。

圖2 拉開7121隔離開關前潮流


圖3 拉開7121隔離開關后潮流

另外，720斷路器保護定值是替代某一110 kV出線斷路器的定值，正常潮流的方向從正（副）母線→旁路母線見圖1。而在倒閘操作時，潮流的方向從旁路母線→副母線見圖2，故電流方向相反。

2.2.2 保護動作分析

從故障錄波圖分析，C相電流首先由0.2 A變化到1.6 A，滿足相電流突變量啟動條件，保護啟動，而A、B相電流分別在40 ms、2463ms后達到1.6 A。顯然，這種電流的變化是由于7121隔離開關從合到分所致的，與系統故障無關。并且由于7121隔離開關拉開時的不同期造成三相電流變化不同時性。再看三相電壓，保護啟動前后均為0，而實際110 kV母線電壓互感器運行正常，從監控系統也反映110 kV母線電壓無異常現象，可見，這僅為720斷路器保護裝置失壓，檢查操作任務發現，在倒閘操作時，為防止720斷路器自分造成帶負荷拉（合）隔離開關，將720斷路器改為非自動的操作。而電壓切換繼電器電源，接自該電源斷路器。所以，在拉開該斷路器后，保護裝置上的采樣電壓因電壓切換繼電器未動作而為零。

圖4 阻抗I、II段動作特性

從理論分析，阻抗繼電器測量到的阻抗（U/I）應該為零，落在距離Ⅰ段范圍內，但由于此時電流的方向與正常替代出線時的方向相反，再加上采樣值略有偏移，因此，從故障錄波測出的阻抗為0.003 - j0.007Ω，測距為-0.15 km，就類似于反方向出口三相故障。對PSL-621C裝置，距離Ⅰ、Ⅱ段的動作區見圖4，由正序方向元件F1與粗實線多邊形共同組成，距離Ⅰ、Ⅱ段因反方向而不動。距離Ⅲ段可帶偏移，動作區見圖5，當偏移投入時，正序方向元件F1短接，因此距離Ⅲ段動作出口。

圖5 阻抗III段動作特性

通過分析，可以得出如下結論：

7121隔離開關從合到拉的過程中，引起720斷路器上的電流發生突變而導致保護啟動。

720斷路器改成非自動（斷開操作電源斷路器1DK2）時，電壓切換繼電器失電使720保護裝置失去交流采樣電壓。理論上，在斷路器合閘且有電流時失壓，本應發“TV斷線”信號并閉鎖距離保護，但由于斷路器失去操作電源，斷路器位置合不到位，再加上電流小于0.04In，因此不滿足條件，也就未去閉鎖距離保護。

倒閘操作中，隔離開關的不同期會對保護有一定的影響，如不同期時間過長，產生的零序會引起保護誤動，但在這起事例中，即使隔離開關完全同期，保護動作也在所難免。因為三相電壓一直沒有恢復，阻抗測量值一直小于定值。

3 改進意見

綜上所述，引起保護動作最主要的原因是潮流突變，和在斷開操作電源斷路器1DK2時，使保護裝置失去交流電壓。前者是不可避免，因此針對后者作一些討論并提出改進意見。

720斷路器改成非自動時，運行人員僅斷開操作電源斷路器1DK2，而應同時斷開保護電源斷路器1DK1，在目前的操作規程中沒有明確規定，操作人員習慣于只斷開操作電源。盡管斷開操作電源斷路器后，保護動作也不可能跳斷路器，但筆者認為同時斷開比較合理，以免操作人員在操作時因緊張而影響操作。

為了提高交流電壓二次切換回路工作的可靠性和冗余度，在反措要點中提出線路保護屏的交流電壓切換繼電器，采用線路保護屏的直流熔斷器供電，但未明確是接于線路保護電源還是線路操作電源。在目前設計中，均接于線路操作電源，這種設計是否合理,通過上例分析，是有弊端的。因為一旦失去操作電源，保護屏上的交流電壓就失去，增加保護誤動的可能性，雖誤動后因無操作電源而不去跳斷路器，但在220 kV線路保護中，可能會導致誤動的嚴重后果。因此，建議將線路保護屏的交流電壓切換繼電器接于線路保護電源。