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淺析相序不對應(yīng)合環(huán)對繼電保護的影響

毛文泉
國網(wǎng)福建羅源縣供電有限公司，福建福州 350600

在電網(wǎng)運行中，輸電的線路相序不對應(yīng)合環(huán)的現(xiàn)象雖然概率比較小，但是偶爾也會發(fā)生，這對整個電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運行帶來了一定危害。本文主要根據(jù)相序不對應(yīng)合環(huán)這種故障特殊的形態(tài)，結(jié)合某種典型相序不對應(yīng)合環(huán)故障，對其參數(shù)數(shù)據(jù)、故障的原理進行詳細的分析，然后對相序不對應(yīng)合環(huán)故障下，對繼電保護裝置產(chǎn)生的影響進行重點分析，以便為這一故障的解決提供借鑒。

相序不對應(yīng)合環(huán)；電壓相量；電流相量；繼電保護

如果相序不對應(yīng)、不同的交流電在合環(huán)時，會出現(xiàn)很大電流，這種巨大電流還是電氣設(shè)備和繼電保護受到損壞，所以需要核相。對新建或者更改之后的輸電線路，需要開展相序核對，對和合環(huán)有關(guān)的二次回路在檢修時出現(xiàn)的改動，也要對相序進行核對。相序就是在輸電線路內(nèi)，3個相電壓的瞬時值到達某個數(shù)值先后的次序，也是3個相電壓相量從超前的相位置至滯后相位置輪換的次序。對電力系統(tǒng)內(nèi)常見的短路和斷路的故障，各種繼電保護裝置一般都可以得出相似或者相同故障判斷的結(jié)果以及對故障進行保護的動作。但是相序不對應(yīng)合環(huán)和普通的故障相比，在故障的情況、電氣的特征等方面有很大差別，各種繼電保護裝置在診斷時可能有不同的結(jié)果，并造成保護失去作用。

1 某種典型相序不對應(yīng)合環(huán)故障的分析

某種典型相序不對應(yīng)合環(huán)故障電網(wǎng)的線路圖如圖1所示，S1與S2代表整個電網(wǎng)內(nèi)的兩個不同的電源點，QF1，QF2，QF3和QF9是繼電保護斷路器的裝置，F(xiàn)、D 和L是指3個變電所a、b與c則是各條線路的相序。發(fā)生的相應(yīng)不對應(yīng)合環(huán)事故線路是在變電所D與變電所L間，a相序與C相序出現(xiàn)了錯連問題。

相序不對應(yīng)合環(huán)故障原理的分析。在出現(xiàn)了相序不對應(yīng)合環(huán)故障時，電力系統(tǒng)內(nèi)電氣的特征與故障的情況，和傳統(tǒng)斷路、短路的故障有很大差別，對這一事故進行詳細分析時，如果仍然使用傳統(tǒng)的對短路事故進行分析的復(fù)合序網(wǎng)法，就和實際要求不符。按照相序不對應(yīng)合環(huán)事故發(fā)生時電氣的特征分析，對這一故障的問題進行分析，找出解決辦法，還需要盡可能從各個變電站母線的電壓值和線路自身的相位以及電流的大小等出發(fā)。

為了方便對相序不對應(yīng)合環(huán)事故進行科學(xué)分析并加以解決，對圖1典型故障進行假設(shè)，變電所F和L都是無窮大系統(tǒng)，也就是說，認為電源S1與S2兩側(cè)的母線電壓相同，而且整個系統(tǒng)中的電阻可以忽略不計。如果系統(tǒng)的線路是合閘時，圖1內(nèi)F側(cè)a相序與L側(cè)c相序就構(gòu)成了一條回路，這就可以視為F側(cè)的a相序借助線路DL和線路FD與L側(cè)c相序進行短接。假設(shè)F測的a相序與D側(cè)的C相序處在電壓的大小一致、相位也固定的情況，則可以得出F側(cè)的a相序至L側(cè)的c相序間整個系統(tǒng)電壓分布的圖形，并可以通過求解得出D側(cè)的a相序電壓。通過兩側(cè)線路的阻抗值與電壓差值，就可以求得F側(cè)的a相序電流。各個數(shù)值間相量圖入圖2：

按照上述分析的步驟，再次進行分析可以得到F側(cè)的C相序到L側(cè)的a相序的各個數(shù)值，其中，各個數(shù)值間的向量，如圖3。

從上圖2與圖3中能夠看出，F(xiàn)側(cè)a相的電流和F 側(cè) 的C相電流間呈現(xiàn)相反的相位、大小相同的特征，表現(xiàn)出相間的故障。然后可以以此進一步得到變電所F、變電所D以及變電所L間母線的電壓之間相位的關(guān)系，以及D側(cè)的a相序電壓與D側(cè)的C相序電壓。在出現(xiàn)了相序不對應(yīng)合環(huán)事故時，整個系統(tǒng)的電流表現(xiàn)出穿越性的特點，通過上面的圖畫可以分析得出F側(cè)與D側(cè)的線路，以及D側(cè)與L側(cè)的線路電流的大小關(guān)系與相位的關(guān)系：第一，F(xiàn)側(cè)與D側(cè)的線路內(nèi)，他們兩端電流的大小是相同的，相位的關(guān)系也是相同的。第二，D側(cè)與L側(cè)的線路內(nèi)，其兩端的電流大小也相同，相位的關(guān)系則是相反的；a相電流與C相電流的大小一致，相位的關(guān)系也是相反的。從圖1內(nèi)能夠看出，DL線路 D側(cè)的繼電保護裝置是QF9，DL線路L側(cè)的繼電保護裝置是QF2，F(xiàn)D線路F側(cè)的繼電保護裝置是QF3，F(xiàn)D線路D側(cè)的繼電保護裝置是QF1。通過上述分析，就可以對應(yīng)得出線路各側(cè)的繼電保護裝置電壓和電流的向量，具體如圖4：

從以上4類繼電保護裝置在相序不對應(yīng)合環(huán)事故內(nèi)的電流與電壓的相量圖能夠看出，其中，QF3與QF2的斷路器電壓與電流相量圖，和兩相不接地短路的故障特征相量圖相似；而QF1與QF9斷路器電壓與電流的相量圖則與任何一種斷路、短路或者接地等故障的類型特征相量圖不相似。

2 在相序不對應(yīng)合環(huán)故障內(nèi)對繼電保護裝置的行為進行分析

在這一典型相序不對應(yīng)合環(huán)的故障中，4種斷路器所配置的繼電保護裝置是四方集團CSL—101A線路保護裝置與南瑞集團LFP一902A線路保護裝置。其中，CSL～101A線路保護裝置動作的原理主要是借助故障的前電壓于故障的后電流比相來進行正方向的動作；而LFP一902A線路保護裝置則是借助極化電壓與補償工作電壓間比相進行保護的動作。

1）QF3斷路器在故障中的保護動作分析。結(jié)合圖4（a）內(nèi)QF3斷路器在故障中電壓和電流的向量能夠看出，在CSL—IO1A線路保護裝置作用在QF3斷路器時，在這一故障內(nèi)其記憶電壓的方向元件在正方向范圍內(nèi)，CSL—IO1A線路保護裝置可以保護該斷路器 I段的動作。在LFP—902A線路保護裝置作用在QF3斷路器時，其動作方程大概是為0°，因此 LFP—902A線路保護裝置可保護該斷路器動作。

2）QF1斷路器在故障中的保護動作分析。結(jié)合圖4（b）中OF1斷路器在故障中電壓與電流向量能夠看出，當CSL—IO1A線路保護裝置作用在 QF1斷路器時，因為在該故障內(nèi)記憶電壓的方向元件被判定是反方向。所以CSL—101A線路保護裝置不能保護這一斷路器的動作。當LFP—902A線路保護裝置作用在QF1斷路器時，其動作方程大概是180°。所以LFP—902A線路保護裝置也不能保護這一斷路器的動作。

3）QF9斷路器在故障中的保護動作分析。結(jié)合圖4（C）中QF9斷路器在故障中電壓與電流向量可以看出，當CSL—1O1A線路保護裝置作用于QF9斷路器時，雖然在該故障中記憶電壓方向元件判定為正方向，但由于測量元件不在動作區(qū)域內(nèi)，因此，CSL—IO1A線路保護裝置不可保護該斷路器動作。當LFP—902A線路保護裝置作用作用于QF9斷路器時，其動作方程約為0°。因此LFP-902A線路保護裝置保護該斷路器動作。

4）QF2斷路器在故障中的保護動作分析。結(jié)合圖4（d）中QF2斷路器在故障中電壓與電流向量可以看出，該斷路器所測得的故障后電壓與故障后電流的特征，與線路中發(fā)生兩相不接地短路故障時的特征相量圖類似，且故障判斷為正方向。因此，CSL—101A線路保護裝置和LFP—902A線路保護裝置均保護該斷路器動作。

3 結(jié)論

綜上所述，相序不對應(yīng)合環(huán)故障與常規(guī)故障不同，其電氣的特征也和正常工況或故障的情況不同。因此，分析相序不對應(yīng)合環(huán)情況下繼電保護動作必須和具體保護的原理相結(jié)合，不同原理繼電器可能得出不同的結(jié)果。

［1］王友懷，楊增力，周虎兵，等.相序不對應(yīng)合環(huán)對繼電保護的影響［J］.電力系統(tǒng)自動化，2013，37（18）：99-102.

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