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LFCB-102型微波分相差动保护的应用

点击: 发布时间:2008-12-02 09:15

  220kV新田升压站的4条220kV线路中,线路主保护之一选用了阿尔斯通生产的LFCB-102型微波分相差动保护’>差动保护。该保护装置具有选相功能,继电器为全数字的,设计中采用微处理器,并同现代化通信系统相兼容。因为数字信息能方便地调制和载带数据,所以,所有的三相电流信号可通过同一信道传输。其电流是按分相进行比较的,对应不同的故障方式具有选相能力,从而避免了电流互感器(以下称TA)综合量比较方案的不对称问题。同时,不论线路的一端有故障电流,还是所有端都有故障电流,线路各端的继电器能同时动作,快速切除故障。
  
  1 保护原理
  
  该保护为单相完全比率差动,继电器有2种比率制动特性,如图1。初始斜率确保低水平故障的灵敏度随着故障水平上升;TA饱和导致附加的误差,则用增加斜率来进行补偿。
  |Idiff|=|IA-L1+IB-L1|,
  |Ibias|=(|IA-L1|+|IB-L1|)/2.
  式中 Idiff——差动电流;
   Ibias——偏置电流;
   IA-L1——线路A端的L1相电流;
   IB-L1——线路B端的L1相电流。
  根据比率差动曲线,跳闸判据为:
  当|Ibias|<IS2时,|Idiff|<K1|Ibias|+IS1,
  当|Ibias|>IS2时,|Idiff|>K2|Ibias|-(K2-K1)IS2+IS1.
  式中 IS1——差动门坎电流;
  IS2——偏置门坎电流。
  
  厂家推荐IS2=2.0In(其中In为额定电流),K1=30,K2=150,只有IS1为用户整定,一般取决于线路电容电流IC,推荐为IS1>2.5IC,可保证躲过空载线路充电电流和躲开正常负荷时,系统过电压和外部故障引起的电容电流的增加。
  
  2 线路两侧TA变比不同的问题
  
  在220kV线路新南甲乙线投运时,发现新田站侧的TA变比为1200/1,南海站侧的TA变比为1500/1。这样,在正常负荷情况下,两侧差动继电器就有差流流过,给定值的整定带来困难。解决这一问题的基本方法,就是在线路的一侧加装二次变流器,使得线路两侧流入保护装置的电流完全相同。但是,现场短期不能配备二次变流器,为了确保保护正确动作,线路正常投运,我们进行了调整。通过计算得TA的不匹配度为25,根据厂家的有关资料,当TA不匹配度大于15时,选用K1为不匹配度的2倍,即K1取50,同时IS1由原定值的0.3In改为0.25In。对于这样的调整,我们通过如下的计算考察差动继电器在几种运行方式下的情况。
  
  2.1 不平衡电流对保护装置的影响
  
  由IA/IB=1500/1200=1.25,即IB=0.8IA,可得
  Idiff=IA-0.8IA=0.2IA
  Ibias=(IA 0.8IA/2=0.9IA
  式中
  IA——新田站侧电流(二次);
  IB——南海站侧电流(二次)。
  由于|Ibias|<IS2,跳闸判别式为
  |Idiff|>K1|Ibias|+IS1,
  保护的制动电流为
  K1|Ibias|+IS1=0.45IA+0.25In,
  差动电流小于保护的制动电流,此时的差动电流在保护的制动区。因此,由于TA变比的不同产生的不平衡电流不会引起保护装置误动。
  2.2 穿越性故障对保护装置的影响
  |Idiff|=|1.1IA+0.9IB|=0.38IA,
  |Ibias|=(|1.1IA|+|0.9IB|)/2=0.91IA.
  当|Ibias|<IS2时,保护的制动电流为
  K1|Ibias|+IS1=0.455IA+0.25In,
  差动电流小于保护的制动电流,在制动区,保护不会动作。
  当|Ibias|>IS2时,即IA>2.198In,保护的制动电流为
  K2|Ibias|-(K2-K1)IS2+IS1=
  1.365IA-1.75In.
  根据保护动作判据解得IA<1.777In,与IA>2.198In矛盾,故保护不会动作。
  
  从以上计算结果来看,当保护装置两侧TA变比不同时,在一定情况下,可以暂不考虑配置二次变流器(加装二次变流器同样也有可能改变TA的二次特性,引起保护误动)。但是,定值的整定要准确,尤其是IS2=2.0In的选择非常重要,以防止系统穿越性故障时保护装置误动。
  
  经调试试验后,基本上可以满足运行的需要。
  
  3 保护拒动的问题
  
  3.1 保护拒动问题
 
  LFCB-102型微波分相差动保护’>差动保护在出口跳闸回路中有一闭锁接点,该接点引自94VX1继电器,94VX1继电器由零序继电器50N启动。
  
  50N零序继电器电流取自本线路TA的另一绕组,其作用是用来判定差动回路中是否出现电流回路断线,定值为0.1In;94-1继电器,当L1,L2,L3三相差动继电器任一相动作时,该继电器动作;94A,94B,94C分别为差动继电器三相出口继电器。从逻辑回路图可以看到:当保护区内发生故障时,对应相的差动继电器动作,但只有94VX1动作(即50N动作),才能开放出口跳闸回路。所以若要保护装置能可靠动作,50N必须动作,也就是说,只有线路上有零序电流流过时,保护装置才能可靠动作(设计者考虑线路故障时,一定会有瞬时零序电流)。然而,实际在线路发生三相短路或二相短路时,由于线路上并不一定有零序电流流过(如线路杆塔之间的绕击雷短路),零序继电器50N不会动作,即使差动继电器动作,保护装置也不会跳闸出口,造成保护拒动。
  
  3.2 解决方案
 
  该保护装置在其软件内部有二相动作启动三相出口的功能,即任二相差动继电器同时动作时,三相差动继电器均出口。为此,我们在50N开接点启动94VX1继电器的回路中,并入了三相差动继电器开接点的串接回路,如图2虚线所示。保证了保护装置在三相短路和二相短路时,均能启动94VX1继电器,从而开放出口跳闸回路。经对保护装置试验并模拟各种短路故障,均能可靠动作。
增加此串接回路以后,当二相电流回路同时断线,会使保护误动,但在实际运行情况下不会出现此现象,(单相断线,装置软件设计上有闭锁)。至于停电工作造成的电流回路开路(如漏接线等),在线路送电过程中可能出现的保护装置误动,对线路或系统影响不大。
  
  4 效果
 
  LFCB-102型微波分相差动保护’>差动保护经上述调整后,在220kV新紫(南)甲乙线投入运行,在1997年新紫甲乙线分别发生一次单相接地故障,该保护装置正确动作。