LFCB-102型微波分相差動保護的應用

　　220kV新田升壓站的4條220kV線路中，線路主保護之一選用了阿爾斯通生產的LFCB-102型微波分相差動保護'>差動保護。該保護裝置具有選相功能，繼電器為全數字的，設計中采用微處理器，并同現代化通信系統相兼容。因為數字信息能方便地調制和載帶數據，所以，所有的三相電流信號可通過同一信道傳輸。其電流是按分相進行比較的，對應不同的故障方式具有選相能力，從而避免了電流互感器(以下稱TA)綜合量比較方案的不對稱問題。同時，不論線路的一端有故障電流，還是所有端都有故障電流，線路各端的繼電器能同時動作，快速切除故障。

　　

　　

　　該保護為單相完全比率差動，繼電器有2種比率制動特性，如圖1。初始斜率確保低水平故障的靈敏度隨著故障水平上升；TA飽和導致附加的誤差，則用增加斜率來進行補償。

　　｜Idiff｜=｜IA-L1＋IB-L1｜，
　　｜Ibias｜=(｜IA-L1｜＋｜IB-L1｜）／2.

　　式中　Idiff——差動電流；
　　　Ibias——偏置電流；
　　　IA-L1——線路A端的L1相電流；
　　　IB-L1——線路B端的L1相電流。
　　根據比率差動曲線，跳閘判據為：
　　當｜Ibias｜IS2時，｜Idiff｜K1｜Ibias｜＋IS1，
　　當｜Ibias｜>IS2時，｜Idiff｜>K2｜Ibias｜-（K2-K1）IS2＋IS1.
　　式中　IS1——差動門坎電流；

　　IS2——偏置門坎電流。

　　

　　廠家推薦IS2=2.0In(其中In為額定電流)，K1=30，K2=150，只有IS1為用戶整定，一般取決于線路電容電流IC，推薦為IS1>2.5IC，可保證躲過空載線路充電電流和躲開正常負荷時，系統過電壓和外部故障引起的電容電流的增加。

　　

　　2　線路兩側TA變比不同的問題

　　

　　在220kV線路新南甲乙線投運時，發現新田站側的TA變比為1200／1，南海站側的TA變比為1500／1。這樣，在正常負荷情況下，兩側差動繼電器就有差流流過，給定值的整定帶來困難。解決這一問題的基本方法，就是在線路的一側加裝二次變流器，使得線路兩側流入保護裝置的電流完全相同。但是，現場短期不能配備二次變流器，為了確保保護正確動作，線路正常投運，我們進行了調整。通過計算得TA的不匹配度為25，根據廠家的有關資料，當TA不匹配度大于15時，選用K1為不匹配度的2倍，即K1取50，同時IS1由原定值的0.3In改為0.25In。對于這樣的調整，我們通過如下的計算考察差動繼電器在幾種運行方式下的情況。

　　

　　2.1　不平衡電流對保護裝置的影響

　　

　　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——新田站側電流(二次)；
　　IB——南海站側電流(二次)。

　　由于｜Ibias｜IS2，跳閘判別式為

　　｜Idiff｜>K1｜Ibias｜＋IS1，

　　保護的制動電流為

　　K1｜Ibias｜＋IS1=0.45IA＋0.25In，

　　差動電流小于保護的制動電流，此時的差動電流在保護的制動區。因此，由于TA變比的不同產生的不平衡電流不會引起保護裝置誤動。

　　2.2　穿越性故障對保護裝置的影響

　　｜Idiff｜=｜1.1IA＋0.9IB｜=0.38IA，
　　｜Ibias｜=(｜1.1IA｜＋｜0.9IB｜)／2=0.91IA.
　　當｜Ibias｜IS2時，保護的制動電流為

　　K1｜Ibias｜＋IS1=0.455IA＋0.25In，

　　差動電流小于保護的制動電流，在制動區，保護不會動作。

　　當｜Ibias｜>IS2時，即IA>2.198In，保護的制動電流為
　　K2｜Ibias｜-(K2-K1)IS2＋IS1=

　　1.365IA-1.75In.

　　根據保護動作判據解得IA1.777In，與IA>2.198In矛盾，故保護不會動作。

　　

　　從以上計算結果來看，當保護裝置兩側TA變比不同時，在一定情況下，可以暫不考慮配置二次變流器(加裝二次變流器同樣也有可能改變TA的二次特性，引起保護誤動)。但是，定值的整定要準確，尤其是IS2=2.0In的選擇非常重要，以防止系統穿越性故障時保護裝置誤動。

　　

　　經調試試驗后，基本上可以滿足運行的需要。

　　

　　3　保護拒動的問題

　　

　　3.1　保護拒動問題

　

　　LFCB-102型微波分相差動保護'>差動保護在出口跳閘回路中有一閉鎖接點，該接點引自94VX1繼電器，94VX1繼電器由零序繼電器50N啟動。

　　

　　50N零序繼電器電流取自本線路TA的另一繞組，其作用是用來判定差動回路中是否出現電流回路斷線，定值為0.1In；94-1繼電器，當L1，L2，L3三相差動繼電器任一相動作時，該繼電器動作；94A，94B，94C分別為差動繼電器三相出口繼電器。從邏輯回路圖可以看到：當保護區內發生故障時，對應相的差動繼電器動作，但只有94VX1動作(即50N動作)，才能開放出口跳閘回路。所以若要保護裝置能可靠動作，50N必須動作，也就是說，只有線路上有零序電流流過時，保護裝置才能可靠動作(設計者考慮線路故障時，一定會有瞬時零序電流)。然而，實際在線路發生三相短路或二相短路時，由于線路上并不一定有零序電流流過(如線路桿塔之間的繞擊雷短路)，零序繼電器50N不會動作，即使差動繼電器動作，保護裝置也不會跳閘出口，造成保護拒動。

　　

　　3.2　解決方案

　

　　該保護裝置在其軟件內部有二相動作啟動三相出口的功能，即任二相差動繼電器同時動作時，三相差動繼電器均出口。為此，我們在50N開接點啟動94VX1繼電器的回路中，并入了三相差動繼電器開接點的串接回路，如圖2虛線所示。保證了保護裝置在三相短路和二相短路時，均能啟動94VX1繼電器，從而開放出口跳閘回路。經對保護裝置試驗并模擬各種短路故障，均能可靠動作。
增加此串接回路以后，當二相電流回路同時斷線，會使保護誤動，但在實際運行情況下不會出現此現象，(單相斷線，裝置軟件設計上有閉鎖)。至于停電工作造成的電流回路開路(如漏接線等)，在線路送電過程中可能出現的保護裝置誤動，對線路或系統影響不大。
　　
　　4　效果

　

　　LFCB-102型微波分相差動保護'>差動保護經上述調整后，在220kV新紫(南)甲乙線投入運行，在1997年新紫甲乙線分別發生一次單相接地故障，該保護裝置正確動作。