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

邱鳳欣

摘要：電廠內(nèi)繼電保護裝置是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動、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，防止事故擴大，提高系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：發(fā)變組保護; 勵磁系統(tǒng); 線路保護

0引言

2019年1月22日，某電廠對側(cè)變電站側(cè)發(fā)生故障。13時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。同時廠內(nèi)繼電保護自動裝置出現(xiàn)了不同的響應(yīng)情況，為檢驗裝置的可靠性，需對這些響應(yīng)情況做出分析。

1 動作分析

（1）線路保護裝置

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

4C61線路PCS902的故障簡報中，通道1故障時刻裝置總啟動變位，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)時間與系統(tǒng)擾動存在時間大致吻合。

4C61線路PCS902裝置的變化量啟動電流定值為0.25A（二次值），系統(tǒng)擾動時4C61線路B相電流二次值最大達到過3.303A，電流二次值的變化量遠超定值。而對側(cè)變電站4C61線路保護判斷故障點不在本廠4C61線路902裝置保護范圍內(nèi)，因此根據(jù)故障電流的流向，本廠4C61線路PCS902只是保護啟動，收發(fā)信機發(fā)信而未收信，并沒有跳閘動作。后向調(diào)度詢問，確認是對側(cè)變電站有一臺主變跳閘。同樣PCS931也因為故障點在保護區(qū)外而沒有動作。

故障時刻RCS923裝置總啟動變位、大概7ms后B相失靈啟動變位，RCS923裝置中電流變化量啟動值定值為0.25A，失靈啟動電流定值為0.8A，系統(tǒng)擾動時4C61線路B相電流值遠遠超過總保護啟動，失靈啟動定值，因此B相失靈啟動，此處923裝置僅僅作為母差保護裝置中的斷路器失靈保護的判斷依據(jù)，響應(yīng)正常。

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

（2）發(fā)變組保護

系統(tǒng)擾動發(fā)生時電廠#1機以主變中性點不接地方式運行，#2機以主變中性點接地方式運行。

#1機發(fā)變組保護啟動時間為13：29：44：605s，#2機發(fā)變組保護啟動時間為13：29：44：579s，#1集控故障錄波器啟動時間為13：29：44：573s，#2集控故障錄波器啟動時間13：29：44：569。裝置之間的啟動時間差不超過40ms，屬于正常范圍。

#1機發(fā)變組保護中發(fā)電機負序過負荷啟動，時間持續(xù)533ms;#2機發(fā)變組保護主變接地后備啟動，時間持續(xù)560ms，在主變接地后備啟動后26ms，發(fā)電機負序過負荷啟動，時間持續(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，擾動發(fā)生后反應(yīng)到發(fā)電機側(cè)電流變化為機端AB兩相電流明顯增大。期間波動最大的兩臺機組機端電流二次瞬時值達到1.7A，折算到一次側(cè)有15500A以上，根據(jù)對稱分量法估算負序電流在2500A以上，二次值大約0.19A達到反時限負序過負荷啟動門檻值（定值為0.11A），兩臺機組的發(fā)變組保護負序過負荷在同一時刻啟動（反時限過負荷中反時限動作特性的上限電流為負序電流達到1.416A二次值，折算到一次側(cè)約有18408A，上限延時0.5s，此次波動中遠未達到此定值）。負序過負荷的反時限下限延時也就是門檻值附近的延時為1000s，而波動時間不到100ms，根據(jù)負序過負荷的動作邏輯來看，由負序電流引起的轉(zhuǎn)子表層發(fā)熱累計時間比較短，不足以使保護動作。

發(fā)變組動作報告中，兩臺機組的負序過負荷啟動均維持了533ms，而不是在大約60ms的擾動結(jié)束后立刻復(fù)位。原因應(yīng)為在負序電流消失后，發(fā)變組保護裝置還要模擬轉(zhuǎn)子表層的散熱過程，直至溫度回到正常值才使保護復(fù)位。散熱時間由負序電流的大小及機組負序發(fā)熱常數(shù)決定。因此兩臺機組的發(fā)變組保護負序過負荷啟動響應(yīng)正常。

由于#2機為主變中性點直接接地方式運行，在故障時會產(chǎn)生零序電流。由#2機故障錄波器中記錄的系統(tǒng)擾動時主變高壓側(cè)中性點零序電流最大瞬時值達到13.468A，有效值為9.525A，折算到高壓側(cè)有9.525*400=3809.9A。#2機發(fā)變組保護中主變接地后備保護零序I段一時限0.83A、延時4.5s，折算到一次側(cè)約為330A。因此#2發(fā)變組保護主變接地后備保護啟動。

在動作報告中，#2發(fā)變組的主變接地后備保護啟動560ms后復(fù)位，而不是在電壓擾動后立刻復(fù)位，原因應(yīng)為#2發(fā)變組保護的負序過負荷還未復(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，而是在負序過負荷保護復(fù)位后1ms左右也進行了復(fù)位。裝置保護響應(yīng)正常。

（3）勵磁系統(tǒng)

故障時勵磁系統(tǒng)報警信息，系統(tǒng)首先識別出有短路情況（AnySC），后判斷為外部兩相短路（DistantSC2Phase）（勵磁系統(tǒng)采集的為發(fā)電機機端側(cè)電流，故判斷為2相短路），報警信息均在10s左右后復(fù)位。故障過程中，兩臺機組20KV電壓均有向下突變，#2機組線電壓下降大約2KV，#1機組線電壓下降略小于2KV，兩臺機組勵磁調(diào)節(jié)器均作出了提高轉(zhuǎn)子電流的反應(yīng)，其中#1機機組轉(zhuǎn)子電流由2200A提升至2900A，#2機組勵磁電流由2314A提升至2534A，兩臺調(diào)節(jié)器動作增大輸出約0.5s，裝置響應(yīng)正常。

2 結(jié)束語

繼電保護專業(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

[1]PCS-985B發(fā)電機變壓器組保護裝置說明書

[2]PCS-900系列超高壓線路成套保護裝置說明書

[3]楊冠城.電力系統(tǒng)自動裝置原理.2012.5

[4]卓樂友.電力工程電氣設(shè)計手冊電氣二次部分