500 kV交流线路故障跳闸的非典型动作过程探析

胡学兵，郭晓川

（国网湖北省电力公司检修公司特高压交直流运检中心，湖北宜昌 443005）

500 kV交流线路故障跳闸的非典型动作过程探析

胡学兵，郭晓川

（国网湖北省电力公司检修公司特高压交直流运检中心，湖北宜昌 443005）

一条典型3/2接线方式的500 k V交流线路发生单相永久性接地故障，2套线路保护及2个开关保护动作情况均不一样。针对故障录波图和保护装置动作逻辑进行综合分析，发现5043开关本体三相不一致时间继电器计时不准确，导致了保护动作行为的不同，提出了对所有开关本体三相不一致时间继电器进行校验和更换的建议。

跳闸；重合闸；三相不一致；继电器

0 引言

团林站西引三峡电厂，峡林Ⅱ线作为三峡电厂至团林站三回电源线之一，其运行方式变化将直接影响三峡近区安全稳定控制系统的运行方式[1]。本次峡林Ⅱ线故障，峡林断面的输送能力减弱直接影响直流系统的出力，限制各大跨区电网的功率交换能力。因此，保证峡林断面的稳定运行显得尤为重要[2]。

1 峡林Ⅱ线故障概述

1.1 故障情况

2014年2月5日5时22分18秒团林站峡林Ⅱ线B相故障，2套线路保护动作，5043、5042开关B相跳开，随后5043、5042开关未重合，相继跳开5043、5042开关的A、C相。

1.2 保护的配置情况

峡林Ⅱ线2套分相电流差动保护分别为四方CSC-103B和南自PSL-603U。开关保护为四方CSC-121A，一次系统构成如图1所示。

图1 500 kV边断路器网络结构图

1.3 现场检查及保护动作情况

交流线路行波测距显示故障距本站63.5 km，B相故障电流8.220 kA，可初步判断本次故障是由于B相线路故障引起，故障录波装置波形如图2所示。

5043开关操作箱上仅有“一组跳B”、“二组跳B”（跳开B相）信号，没有跳A、跳C信号。保护动作报告显示，5043开关B相跟跳正常，且开关保护发出了单跳启动重合闸指令，但在距离B相跳开后约600ms收到A、C相跳位信号，5043开关重合闸闭锁，在距离B相跳开后约800ms收到保护三跳指令。

5042开关操作箱上仅有“一组跳B”，没有“一组跳A、跳C信号”，“二组跳A”、“二组跳B”、“二组跳C”信号。保护动作报告显示，5042开关B相跟跳正常，且开关保护发出了单跳启动重合闸指令，但在距离B相跳开后约800ms收到保护三跳指令，5042开关A、C相跳开，导致5042开关重合闸被闭锁。

第一套线路保护装置有“跳B”信号，没有跳A、跳C信号。保护动作报告显示故障初期“纵联差动保护”、“接地距离Ⅰ段”动作，跳5043、5042开关B相，B相跳开后第一套线路保护再未动作。

第二套线路保护装置有“跳A”、“跳B”、“跳C”信号，保护动作报告显示，故障初期“纵联差动保护”、“接地距离Ⅰ段“动作，跳5043、5042开关B相，B相跳开后约800ms纵联差动保护”第二次动作，三跳5043、5042开关。

图2 峡林Ⅱ线B相故障录波波形

2 峡林Ⅱ线故障跳闸原因分析

2.1 2套线路保护动作情况分析

根据保护动作报告可知，5043、5042开关B相跳开后约800ms,峡林Ⅱ线对侧重合于故障，本侧第二套线路保护PSL603U再次动作发三跳指令，第一套线路保护CSC103B此时没有动作行为，主要是由于2套线路保护装置中的分相电流差动保护判断逻辑不同引起的。第一套线路保护装置CSC103B认为本侧开关处于分位且没有电流，即使有差流保护也不会动作，保护逻辑如图3所示，其中三相不一致保护、不一致经零负序电流控制均为0；第二套线路保护装置PSL603U认为在非全相情况下，只要有差流就会动作，保护逻辑如图4所示。

2.2 2套线路保护动作情况分析

故障初期，峡林Ⅱ线2套“纵联差动保护”、“接地距离Ⅰ段”保护动作，5043、5042开关B相跳开，跳开后约600ms，5043开关A、C相开关跳开，5043开关重合闸功能因单重整定延时700ms前处于三跳位置而被闭锁，此时没有任何相关保护动作事件记录。B相跳开后约800 ms （5042开关单重延时整定1 000ms），5042开关保护收到第二套线路保护三跳指令，5042开关A、C相跳开，重合闸功能因单重整定延时1 000ms前处于三跳位置而被闭锁，没有重合。从整个动作过程来看，最大的疑问是5043开关A、C相跳开的原因[3]。检查5043开关跳闸回路，引起A、C相同时跳闸的可能原因为本体三相不一致保护动作，不经过操作箱出口，直接作用于跳闸线圈分开A、C相开关。

5043开关三相不一致跳闸回路示意图如图5、6所示。5043开关就地控制柜LCP（Local Control Panel） 内三相不一致跳闸回路有两路，分别控制开关第一、二跳圈。以第一组跳闸回路为例，两个三相不一致时间继电器47、47-1励磁线圈、接点完全并联使用，任何一个继电器励磁达到动作时间，其常开接点3-11、4-12均会闭合。其中，3-11接点启动三相不一致报警继电器向后台发出报警信号；4-12接点导通后，47X继电器励磁，沟通第一组跳闸线圈回路，使处于合位的开关分开，从而实现三相不一致保护跳闸功能[4]。

图3 CSC-103B保护逻辑部分框图

图4 PSL603U保护逻辑部分框图

现场使用的三相不一致时间继电器为西安凯盛公司LTD3000型110 V继电器，继电器有2个延时整定滚轮，其中滚轮Ⅰ控制3-11接点（报警接点）延时导通，滚轮Ⅱ控制4-12接点（跳闸接点）延时导通。当Ⅰ延时回路出现异常时，将导致误发三相不一致报警信号，当Ⅱ延时回路出现异常时，将导致三相不一致保护动作。

当第一、二组跳闸回路中任何一个三相不一致时间继电器Ⅱ延时出现异常，都将导致三相不一致保护动作。由于本体三相不一致保护跳闸不经过操作箱出口，且未引入故障录波，因此A、C相开关跳开后操作箱出口跳闸指示灯未点亮，且故障录波装置未收到A、C相跳闸信息，只有B相跳闸信息，同时滚轮Ⅰ延时回路（报警回路）正常，所以后台监视系统未报“三相不一致”信号。

3 峡林Ⅱ线故障跳闸处理情况及建议

5043开关本体三相不一致时间继电器计时错误导致开关未重合，并做如下试验。在峡林Ⅱ线2套线路保护上模拟A相单相瞬时故障，5042开关自动重合闸成功，5043开关A相先分开，在580 ms左右另外两相分开，同时发现5043开关三相不一致继电器47X励磁，时间继电器47红灯Ⅱ闪亮(红灯Ⅱ亮表示跳闸延时到，跳闸接点接通跳开关，开关跳开后，三相不一致情况消失，红灯也会熄灭）。通过以上检查试验，可以判断5043开关三相不一致时间继电器47（定值是2.5 s）计时存在问题，未等到重合闸时间（700ms）三相不一致动作跳开了5043开关。

图5 三相不一致跳闸回路示意图1

图6 三相不一致跳闸回路示意图2

从上面的试验情况来看，针对本次线路故障，5043开关的三相不一致时间继电器存在问题，在600ms左右三相不一致保护提前动作跳开了5043开关的A、C两相，导致5043开关重合闸闭锁，约800ms后峡林Ⅱ线三峡右三电厂线路开关重合闸合于故障，第二套线路保护再次动作，跳开了5042开关，5042开关动作正确。

针对5043开关LCP内的时间继电器存在的问题，现场更换了5043开关LCP柜三相不一致时间继电器47、47-1、472、472-1（经过检验合格）后，在峡林Ⅱ线2套线路保护上模拟A相单相瞬时故障，5042、5043开关重合闸均能重合闸成功；实际模拟5043开关三相不一致，不一致保护按正确动作延时出口，说明5043开关的三相不一致时间继电器更换后正常[5]。

测试拆下来的故障时间继电器47动作时间3次，确实存在跳闸延时计时不准确情况。在2014 年3月年度检修期间对LTD3000型110 V继电器进行检验时，再次发现多个开关三相不一致时间继电器计时不正确[6]。

由于该继电器计时不准已发生了开关在运行时线路故障后重合闸不成功，导致线路跳闸，目前分析认为LTD3000型时间继电器存在设计缺陷，故障率很高，严重影响了开关的正常运行，建议对该时间继电器进行换型或升级，避免开关三相不一致保护误动作。

[1]王国光.变电站综合自动化系统二次回路及运行维护 [M].北京：中国电力出版社，2005：5-10.

[2]孟祥萍，高嬿.电力系统分析 [M].北京：高等教育出版社，2004:125-180.

[3]华东电力设计院.继电保护和安全自动装置技术规程 GB/T 14285—2006[S].北京：中国标准出版社，2006:7-20.

[4]刘天赋，杨军.华中电网500 kV线路重合闸运行总结 [J].电力系统自动化，1997(08):61-63.

[5]王军龙，江海生.3／2断路器接线方式下线路保护与重合闸的配合问题 [J].安徽电力，2006(01):7-9.

[6]朱声石.高压电网继电保护原理与技术：第3版 [M].北京：中国电力出版社，2005:10-44.

Analysis and Suggestions on an Atypical Action of 500 kV AC Line Trip

HU Xuebing，GUO Xiaochuan

（State Grid HubeiCorporation M aintenance Com pany,Yichang,Hubei 443005,China)

Permanentsingle-phase grounding faultoccurred on a 500 kV AC linewith typical 3/2 wiringway,and neither the two sets of line protection systems nor the two sets of switch protection systems act the same.For such situation,fault recorder and protection logic areanalyzed comprehensively.Itis found thatinaccurate relay timingof three-phase inconsistence timing relay of5043 switch body is themain reason.Itisproposed to check and replaceall the three-phase inconsistence time relay.

tripping;reclosing;three-phase inconsistence;relay

TM773

B

1671-0320（2016）03-0009-04

2016-03-30，

2016-04-18

胡学兵（1982），男，湖北宜昌人，2006年毕业于三峡大学电气工程及自动化专业，工程师，研究方向为直流输电运行维护技术；

郭晓川（1989），男，湖北宜昌人，2010年毕业于三峡大学发电厂及电力系统专业，工程师，研究方向为直流输电运行维护技术。