电网扰动导致的发电厂内继电保护及自动装置响应情况分析

邱凤欣

摘要：电厂内继电保护装置是当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，防止事故扩大，提高系统的可靠性。

关键词：发变组保护; 励磁系统; 线路保护

0引言

2019年1月22日，某电厂对侧变电站侧发生故障。13时29分44秒，该电厂220KV系统两组母线（I母、II母）电压B相均降低。同时厂内继电保护自动装置出现了不同的响应情况，为检验装置的可靠性，需对这些响应情况做出分析。

1 动作分析

（1）线路保护装置

线路保护的逻辑使用光纤允许式，其中PCS931以线路纵联差动为主保护以工频变化量、距离保护、零序保护为后备保护;PCS902以线路纵联距离为主保护以工频变化量、零序保护为后备保护;RCS923作为断路器失灵启动及辅助保护装置，只投入了失灵启动功能（定值为0.8A）。

4C61线路PCS902的故障简报中，通道1故障时刻装置总启动变位，通道2发信变位且由波形和变位变化信息发现56ms后不再发信，发信持续时间与系统扰动存在时间大致吻合。

4C61线路PCS902装置的变化量启动电流定值为0.25A（二次值），系统扰动时4C61线路B相电流二次值最大达到过3.303A，电流二次值的变化量远超定值。而对侧变电站4C61线路保护判断故障点不在本厂4C61线路902装置保护范围内，因此根据故障电流的流向，本厂4C61线路PCS902只是保护启动，收发信机发信而未收信，并没有跳闸动作。后向调度询问，确认是对侧变电站有一台主变跳闸。同样PCS931也因为故障点在保护区外而没有动作。

故障时刻RCS923装置总启动变位、大概7ms后B相失灵启动变位，RCS923装置中电流变化量启动值定值为0.25A，失灵启动电流定值为0.8A，系统扰动时4C61线路B相电流值远远超过总保护启动，失灵启动定值，因此B相失灵启动，此处923装置仅仅作为母差保护装置中的断路器失灵保护的判断依据，响应正常。

4C62线路与4C61线路为双回线路，故4C62线路故障量与保护装置响应情况大致相同。

（2）发变组保护

系统扰动发生时电厂#1机以主变中性点不接地方式运行，#2机以主变中性点接地方式运行。

#1机发变组保护启动时间为13：29：44：605s，#2机发变组保护启动时间为13：29：44：579s，#1集控故障录波器启动时间为13：29：44：573s，#2集控故障录波器启动时间13：29：44：569。装置之间的启动时间差不超过40ms，属于正常范围。

#1机发变组保护中发电机负序过负荷启动，時间持续533ms;#2机发变组保护主变接地后备启动，时间持续560ms，在主变接地后备启动后26ms，发电机负序过负荷启动，时间持续533ms。本厂主变接法为高压侧星形低压侧三角形Yd11型接线，扰动发生后反应到发电机侧电流变化为机端AB两相电流明显增大。期间波动最大的两台机组机端电流二次瞬时值达到1.7A，折算到一次侧有15500A以上，根据对称分量法估算负序电流在2500A以上，二次值大约0.19A达到反时限负序过负荷启动门槛值（定值为0.11A），两台机组的发变组保护负序过负荷在同一时刻启动（反时限过负荷中反时限动作特性的上限电流为负序电流达到1.416A二次值，折算到一次侧约有18408A，上限延时0.5s，此次波动中远未达到此定值）。负序过负荷的反时限下限延时也就是门槛值附近的延时为1000s，而波动时间不到100ms，根据负序过负荷的动作逻辑来看，由负序电流引起的转子表层发热累计时间比较短，不足以使保护动作。

发变组动作报告中，两台机组的负序过负荷启动均维持了533ms，而不是在大约60ms的扰动结束后立刻复位。原因应为在负序电流消失后，发变组保护装置还要模拟转子表层的散热过程，直至温度回到正常值才使保护复位。散热时间由负序电流的大小及机组负序发热常数决定。因此两台机组的发变组保护负序过负荷启动响应正常。

由于#2机为主变中性点直接接地方式运行，在故障时会产生零序电流。由#2机故障录波器中记录的系统扰动时主变高压侧中性点零序电流最大瞬时值达到13.468A，有效值为9.525A，折算到高压侧有9.525*400=3809.9A。#2机发变组保护中主变接地后备保护零序I段一时限0.83A、延时4.5s，折算到一次侧约为330A。因此#2发变组保护主变接地后备保护启动。

在动作报告中，#2发变组的主变接地后备保护启动560ms后复位，而不是在电压扰动后立刻复位，原因应为#2发变组保护的负序过负荷还未复位，系统判断外部仍可能有三相不平衡情况，所以未立刻复位，而是在负序过负荷保护复位后1ms左右也进行了复位。装置保护响应正常。

（3）励磁系统

故障时励磁系统报警信息，系统首先识别出有短路情况（AnySC），后判断为外部两相短路（DistantSC2Phase）（励磁系统采集的为发电机机端侧电流，故判断为2相短路），报警信息均在10s左右后复位。故障过程中，两台机组20KV电压均有向下突变，#2机组线电压下降大约2KV，#1机组线电压下降略小于2KV，两台机组励磁调节器均作出了提高转子电流的反应，其中#1机机组转子电流由2200A提升至2900A，#2机组励磁电流由2314A提升至2534A，两台调节器动作增大输出约0.5s，装置响应正常。

2 结束语

继电保护专业在电力系统中有很高的重要性，作者水平有限，希望可以在日后的工作中多多学习，继续提高。

参考文献

[1]PCS-985B发电机变压器组保护装置说明书

[2]PCS-900系列超高压线路成套保护装置说明书

[3]杨冠城.电力系统自动装置原理.2012.5

[4]卓乐友.电力工程电气设计手册电气二次部分