1前言

近些年由于大氣污染嚴(yán)重、氣候惡化等原因，河北南網(wǎng)出現(xiàn)數(shù)次大面積污閃。污閃期間，繼電保護(hù)，特別是220kV及以上電壓等級(jí)的繼電保護(hù)經(jīng)受住了嚴(yán)峻考驗(yàn)，為保證電網(wǎng)安全發(fā)揮了應(yīng)有的作用。電網(wǎng)大面積污閃的特點(diǎn)是故障次數(shù)多、頻率高，因此很多故障發(fā)生在保護(hù)裝置整組復(fù)歸之前。因此，有些動(dòng)作行為是正常情況下很難遇到的，分析這些特殊情況下的動(dòng)作行為，有利于掌握各種保護(hù)的原理、特點(diǎn)，找出現(xiàn)有保護(hù)裝置不適應(yīng)抗擊大面積污閃的弱點(diǎn)，并針對(duì)性地完善其功能，使之更好地服務(wù)于電網(wǎng)安全生產(chǎn)。

2幾次典型繼電保護(hù)動(dòng)作行為分析

2.1單重模式下，線路單相故障保護(hù)三跳不重

2001-02-21T04：35，廠衡Ⅱ線B相故障。兩側(cè)WXB-11+SF-600、LFP-901A+SF-600保護(hù)動(dòng)作，兩側(cè)開(kāi)關(guān)三跳，相關(guān)系統(tǒng)接線圖見(jiàn)圖1，保護(hù)動(dòng)作報(bào)告2.1.1WXB-11保護(hù)分析

從兩側(cè)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為4337ms和4341ms可知，本線路故障前4s左右，保護(hù)裝置已經(jīng)因區(qū)外故障而啟動(dòng)。查事故順序記錄，4：35廠交Ⅱ線有故障。據(jù)此分析廠衡Ⅱ線兩側(cè)WXB-11保護(hù)中高頻保護(hù)的動(dòng)作邏輯為4：35，廠交Ⅱ線A相故障，廠衡Ⅱ線兩側(cè)保護(hù)啟動(dòng)，電廠側(cè)高頻保護(hù)零序方向元件判為反方向，進(jìn)入“振蕩閉鎖”模塊;而衡水站側(cè)高頻保護(hù)判為正方向，但因是區(qū)外故障，依舊收到對(duì)側(cè)閉鎖信號(hào)，故不動(dòng)作，程序進(jìn)入“相繼動(dòng)作”模塊，進(jìn)而于1.5s后進(jìn)入“振蕩閉鎖”模塊。即當(dāng)廠衡Ⅱ線故障時(shí)，兩側(cè)的WXB-11高頻保護(hù)均處于“振蕩閉鎖”狀態(tài)。而在此狀態(tài)下，如果本線路發(fā)生故障，WXB-11保護(hù)動(dòng)作是不選相的。故當(dāng)4s后本線路B相故障時(shí)，兩側(cè)WXB-11保護(hù)均直接動(dòng)作三跳。

2.1.2LFP-901保護(hù)分析

該線路故障時(shí)保護(hù)正確選跳出口，但因WXB-11保護(hù)動(dòng)作三跳，線路三相均無(wú)電流，為防止造成非同期合閘，901單相重合閘不重合，并經(jīng)tc+2s延時(shí)三跳(tc為單重時(shí)間，該線路整定0.8s)。

WXB-11保護(hù)高頻部分在振蕩閉鎖期間的功能是比較弱的，一是保護(hù)動(dòng)作后不選相，二是振蕩閉鎖期間僅保留高閉零序功能，而對(duì)相間故障無(wú)全線速動(dòng)保護(hù)?；谝陨显?，WXB-11保護(hù)在處理電網(wǎng)偶發(fā)故障時(shí)游刃有余，而在故障頻率高度密集的大面積污閃時(shí)，則顯得力不從心。

2.2臨時(shí)輻射線運(yùn)行時(shí)，末端保護(hù)單相故障三跳

2001-02-22T19：12廉韓Ⅱ線C相故障，韓通站LFP-901保護(hù)選相跳閘，CSL101保護(hù)三跳。保護(hù)動(dòng)作報(bào)告見(jiàn)表2(除專(zhuān)門(mén)標(biāo)注外，各符號(hào)說(shuō)明同前)，韓通站LFP-90保護(hù)錄波從韓通站故障錄波看，廉韓Ⅱ線三相電流相位相同，大小相等，經(jīng)查，故障前廉韓Ⅰ線尚未恢復(fù)(廉韓Ⅰ線于07：47故障掉閘，至19：35恢復(fù))。此時(shí)韓通站相當(dāng)于末端站。因此，故障點(diǎn)至韓通站的正、負(fù)序電流均無(wú)法流通，而只有零序電流。在此情況下，韓通站LFP-901保護(hù)CPU1采用的相電流差工頻變化量選相元件將拒動(dòng)。LFP-901保護(hù)采取的措施是：在滿足3I0>2MAX{Ia，Ib，Ic｝的情況下，保護(hù)改用低電壓選相元件正確選出故障相別。

反觀CSL101保護(hù)，因前述原因，CSL101中相電流差突變量選相元件及穩(wěn)態(tài)量I0、I2相位選相元件拒動(dòng)。裝置沒(méi)有其它補(bǔ)救手段，選相失敗，保護(hù)三跳。

由以上分析可知：微機(jī)保護(hù)中常用的相電流差突變量選相元件及穩(wěn)態(tài)量I0、I2相位選相元件在輻射線末端運(yùn)行時(shí)不能正確選相，此時(shí)應(yīng)輔以低電壓選相等方法使保護(hù)正確選相。

2.3SMC型母差保護(hù)差動(dòng)元件靈敏度不足

2002-02-21T05：07衡水站220kV#1母線故障，母差未跳開(kāi)213開(kāi)關(guān)。

故障前，衡水站#1母線連接元件271(楊衡線)、273(廠衡Ⅱ線)開(kāi)關(guān)因線路故障已斷開(kāi)，#1母線上還有213、275(衡景線，輻射線)、201開(kāi)關(guān)。05：07，衡水站220kV#1PT拉瓶閃絡(luò)，SMC型母差保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)201開(kāi)關(guān)，213開(kāi)關(guān)未跳，#4主變110kV側(cè)零序Ⅰ段(1128A，0.5/1.0s)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)101開(kāi)關(guān)，將故障隔離。

SMC型母差保護(hù)動(dòng)作后未跳213開(kāi)關(guān)的原因是201開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，差動(dòng)元件因靈敏度不足而返回，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)未能可靠跳開(kāi)213開(kāi)關(guān)。

由于SMC型差動(dòng)保護(hù)沒(méi)有比率制動(dòng)特性，其整定值必須躲過(guò)區(qū)外故障時(shí)的最大不平衡電流，導(dǎo)致其動(dòng)作值過(guò)高(衡水站定值為2400A)。盡管按規(guī)程規(guī)定，應(yīng)當(dāng)校驗(yàn)當(dāng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后差動(dòng)元件的靈敏度≥1.5，但在電網(wǎng)污閃期間，#1母線電源出線均已跳開(kāi)，若201開(kāi)關(guān)再跳開(kāi)，故障點(diǎn)靠2臺(tái)主變串聯(lián)提供短路電流，保護(hù)靈敏度顯然不能滿足要求。

不僅如此，河北南網(wǎng)某些變電站(曲周、下莊、來(lái)馬、王里及馬頭電廠)220kV母差保護(hù)均使用中間變流器，按規(guī)程要求定值計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮電流互感器與中間變流器的綜合誤差不大于15%，但若按此整定，則造成檢修方式下或母線相繼故障時(shí)差動(dòng)元件靈敏度不足。目前實(shí)際定值要求上述廠站母差保護(hù)電流互感器與中間變流器的綜合誤差不大于10%。解決此問(wèn)題的根本措施是更換為帶有比率制動(dòng)特性的母差保護(hù)。

2.4兩套高頻保護(hù)同時(shí)誤動(dòng)

2001-02-22T03：28永康Ⅰ線A相故障，范王線羊范側(cè)兩套高頻保護(hù)誤動(dòng)。該線路保護(hù)配置為：WXH-11+SF-500、WXH-15+SF-500，保護(hù)動(dòng)作報(bào)告兩套高頻保護(hù)同時(shí)誤動(dòng)，這是由于天氣惡劣造成通道衰耗增大，羊范側(cè)無(wú)法收到對(duì)側(cè)閉鎖信號(hào)所致。

而另一方面，由于氣候原因造成載波通道縱聯(lián)保護(hù)被迫退出運(yùn)行的情況時(shí)有發(fā)生。例如2002-12-10日—11日曲周站的馬曲線和來(lái)曲線即是如此，保護(hù)人員曾將衰耗退至0，仍無(wú)濟(jì)于事，直至中午太陽(yáng)漸出、濃霧有所消退時(shí)才恢復(fù)正常。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年由于衰耗變化影響載波通道退出運(yùn)行共17次，占高頻通道異常次數(shù)的68%，多數(shù)為天氣變化所致。而恰恰惡劣天氣時(shí)電網(wǎng)故障概率較大，退出高頻保護(hù)對(duì)電網(wǎng)安全的威脅顯而易見(jiàn)。

河北南網(wǎng)普遍采用的載波保護(hù)通道衰耗受天氣影響顯著，尤其是在空氣濕度較大、導(dǎo)線及通道加工設(shè)備結(jié)露、覆冰、覆雪等情況時(shí)，衰耗明顯增大，可能造成高頻保護(hù)被迫退出運(yùn)行，否則將導(dǎo)致保護(hù)區(qū)外故障時(shí)誤動(dòng)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)，對(duì)易受影響的線路縱聯(lián)保護(hù)應(yīng)考慮對(duì)載波通道進(jìn)行改造，如采用光纖通道。

3結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，電網(wǎng)采取了更換合成絕緣子、調(diào)整爬距、防污清掃等多項(xiàng)措施，使電網(wǎng)防污閃能力有了顯著提高。但由于環(huán)境惡化等因素，仍不能徹底解決此問(wèn)題。因此，有必要分析、研究現(xiàn)有保護(hù)裝置不適應(yīng)抗擊大面積污閃的弱點(diǎn)并加以改進(jìn)。從目前河北南網(wǎng)的運(yùn)行情況看，大面積污閃期間的繼電保護(hù)正確動(dòng)作率非常高，如何提高保護(hù)裝置的選相正確率、提高線路的重合成功率是值得研究的問(wèn)題。