吴少林
摘 要：在某次恶劣天气强送线路过程中，由于带着失压站全站负荷，导致线路主保护未动作，且因线路短路较轻微且复杂，最终线路后备保护亦未动作，由两套主变后备保护中的一套动作切开整段母线上的负荷。通过对该站主变保护及线路保护动作行为的分析，并结合现场实际情况，提出了相关的建议。接地阻抗保护通常用于变压器高中压侧，作为变压器内部及引线、母线、相邻线路接地故障后备保护。
关键词：失压 正确不动作 可靠动作
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（a）-00-04
1 事件经过
2018年09月16日11点56分37秒，110kV甲乙线线路故障，110kV甲乙线两侧保护启动正确未动作，220kV甲站侧#3主变A套CSC-326D保护装置变中接地阻抗1时限、相间阻抗1时限、接地阻抗2时限動作将110kV分段1015、110kV母联1056、#3主变变中1103开关跳闸，导致甲站110kV 5M及110kV丙站2M失压。
故障前，运行方式如图1所示，其中110kV乙站1M处于失压状态。
2 保护配置
保护配置如表1所示。
3 110kV甲乙线1111两侧开关保护启动情况分析
3.1 甲站合上110kV甲乙线1111两侧开关
2018年09月16日11时56分30秒调度合上220kV甲站侧110kV甲乙线1111开关后正常运行。
3.2 甲乙线乙站侧保护行为分析
2018年9月16日11时56分37秒左右，系统发生扰动，导致保护装置RCS-941B启动，约5200ms左右发生区内A相接地故障，5410ms左右转为AB两相接地故障，5780ms左右转为ABC三相故障。110kV甲乙线两侧RCS-941B保护未动作。
2018年9月16日11时56分30秒前，由于乙站1M失压，甲乙线乙站侧保护装置发PT断线信号，甲站合上110kV甲乙线1111开关，虽然乙站三相电压正常，但需经10s延时保护装置PT断线信号才会复归，因此11时56分37秒两侧保护启动时，乙站侧PT断线信号还未复归，此时按照保护逻辑退出纵联距离、纵联零序和距离保护，自动投入两段PT断线相过流保护。由于相过流未达到保护定值，导致乙站侧两段PT断线相过流保护未动作。因此乙站侧甲乙线1111开关保护按照保护逻辑正确不动作。
3.3 甲乙线甲侧保护行为分析
故障发生时故障录波器数据如图2所示，当转变为三相故障时，系统三相电压和电流并非完全对称，有一定的零序分量。
根据保护装置相关定值设置：接地/相间距离Ⅰ段定值1.47Ω、接地/相间距离Ⅱ段定值16.36Ω、零序补偿系数0.67、正序灵敏角79°、零序灵敏角79°，离线计算距离I段的测量阻抗如图3所示（接地距离Ⅰ段以A相接地时为例，相间距离Ⅰ段以转为三相故障时为例），可见测量阻抗未落入距离Ⅰ段范围内，因此距离Ⅰ段未动作。
由于投入了振荡闭锁，距离Ⅰ段和距离II段需要经振荡闭锁元件开放才能动作。
RCS-941B振荡闭锁元件共分为以下3种。
（1）启动开放元件。
本次故障中，发生A相接地故障时保护已启动5200ms左右，已超过启动开放元件的160ms开放时间，因此启动开放元件不动作。
（2）不对称故障开放元件。
在A相接地故障以及AB两相接地故障时，不对称故障开放元件满足条件，但仅持续了580ms便转变成ABC三相故障，此后不对称故障开放元件返回，未达到距离II段延时600ms，因此此阶段距离II段无法动作。
（3）对称故障开放元件。
转成ABC三相故障后，只能依靠对称故障元件开放，其测量振荡中心电压Uos=UcosΦ，动作判据分两部分，满足任一个即可开放：①-0.03Un 离线计算故障发展过程中UcosΦ，如图4所示，横坐标为时间，以A相接地故障发生时刻为0时刻，纵坐标为实际计算的UcosΦ，其中Uos1与Uos2之间为判据①动作区，Uos3与Uos4之间为判据②动作区。可见UcosΦ在A相接地故障发生后150ms左右满足判据②的范围，经500ms延时后判据②动作（此时已进入三相故障，不对称故障开放元件已返回），至800ms偏离动作区范围，对称振闭开放元件的判据②动作了150ms左右，未达到距离II段延时定值600ms，因此此阶段距离II段也无法动作。 因此甲站110kV甲乙线1111开关保护符合保护逻辑正确不动作。 3.4 110kV甲乙线1111开关保护动作结论 综上所述，110kV甲乙线1111开关两侧保护动作行为符合保护逻辑，保护正确不动作。 4 220kV甲站#3主变保护动作情况分析 4.1 #3主变保护A套保护动作分析 4.1.1 中压侧接地阻抗保护动作分析 220kV甲站#3主变保护A套使用北京四方的CSC-326D主变保护装置，2018年9月16日11时56分42秒，当中压侧出现区外单相接地转相间故障时，四方保护的CSC-326D中后备保护动作，装置整定定值及具体动作报文见表2。 阻抗保护通常作为变压器短路故障的后备保护，由保护启动、阻抗测量、延时、电压回路断线闭锁元件等部分组成。 保护启动元件：有突变量启动和负序电流启动，其中突变量启动同主保护，负序电流启动元件如下[2]：I2>Iqd2，Iqd2=0.2Ie。 其中：I2为负序电流的有效值，IQd2为固定门槛，Ie为变压器的额定电流。
说明：因分析软件不支持指向母线的阻抗边界图，特将中压侧电流事先取反后按照指向主变进行分析。
根据图6接地阻抗计算数值表可得出故障时出口时刻接地阻抗已落入保护动作区，保护可靠动作。
4.1.2 中压侧相间阻抗保护动作分析
根据图7相间阻抗计算数值表可得出故障时出口时刻相间阻抗已落入保护动作区，保护可靠动作。
4.1.3 220kV甲站#3主变A套保保护动作结论
需要说明的是，北京四方保护装置录波的存储方式是采用保护启动时刻之前的2个周波以及启动之后6个周波，保护出口时刻之前的2个周波以及出口之后的6個周波，中间的数据不存储。因此综合分析北京四方保护出口正确。
4.2 #3主变保护B套保护动作分析
4.2.1 中压侧接地阻抗保护不动作分析
220kV甲站#3主变保护B套使用国电南自的SGT756主变保护装置，2018年9月16日11时56分42秒，当中压侧出现区外单相接地转相间故障时，A套保护的中压侧接地阻抗I段1时限、2时限动作，相间阻抗I段1时限动作。B套保护仅启动未动作。
接地阻抗保护通常用于变压器高中压侧，作为变压器内部及引线、母线、相邻线路接地故障后备保护。阻抗特性为具有偏移特性的阻抗圆，并经零序电流闭锁[3]。PT断线时，接地阻抗保护被闭锁，PT断线后若电压恢复正常，接地阻抗保护也随之恢复正常。
由于#3主变中性点无接地，因而不管是 A相故障还是AB相故障，#3主变本体变中零序电流均是0，此时自产零序电流3I0也为0，故接地阻抗不满足动作条件。
4.2.2 中压侧相间阻抗保护不动作分析
中压侧相间阻抗定值是57.60Ω，相间阻抗1时限0.90s，相间阻抗2时限1.20s，相间阻抗3时限是1.50s。
其中：IA100、IB100、IC100分别为3#主变变中1103开关电流Ia、Ib、Ic的反向电流。
由图11可知，当启动240ms左右时，此时的Zab=57.44 Ω∠67.83°，计算阻抗值刚好在定值范围内，记为时间T2。
由图9可知，当启动后1140ms时，此时的Zab=56.24Ω∠64.06°，计算阻抗值刚好在定值范围内，记为时间T1。
由于TI与T2的相对时间差值为900ms左右，几乎与相间阻抗I段1时限延时相等，且保护装置采样存在误差，装置延时未到，故相间阻抗I段1时限不动作。
4.2.3 220kV甲站#3主变B套保保护动作结论
此次区外故障，由于变压器中压侧中性点不接地，故中压侧没有零序电流故接地阻抗保护不动作；相间阻抗保护由于延时不满足，故相间阻抗也不动作；#3主变B套保护装置的动作行为正确。
4.3 220kV甲站#3主变保护动作结论
#3主变A套CSC-326D保护接地距离满足保护装置动作设计要求，而B套SGT 756保护接地距离由于增加零序电流闭锁，在发生不管是A相故障还是AB相故障，#3主变本体变中零序电流均是0，此时自产零序电流3I0也为0，故接地阻抗不满足动作条件。
#3主变A套CSC-326D保护相间距离满足保护装置动作设计要求，而B套SGT 756保护由于装置采样存在误差，相间距离计算阻抗值刚好落在阻抗圆边界，装置延时未到，故相间阻抗不满足动作条件。
5 保护综合结论
综合各保护厂家报告及以上分析，此次220kV甲站#3主变及110kV甲乙线保护动作行为正确。基于此次线路主保护正确未动作的原因，若保护采用纵联方向保护，建议在强送线路时不要带负荷强送，避免出现类似扩大停电范围的情况。
参考文献
[1]张军昌.对某220kV变电站主变差动保护动作跳闸的原因分析[J].硅谷，2014，7（6）：176，184.
[2]高三冰.某220kV变电站2#主变误动分析[J].太原大学学报，2011，12（3）：138-140.
[3]罗贤举.某220kV变电站主变重瓦斯保护动作分析[J].电工技术，2010（7）：10，19.
