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LFCB-102型微波分相差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用
摘 要 LFCB-102型微波分相差動(dòng)保護(hù)為單相完全比率差動(dòng)，繼電器有2種比率制動(dòng)特性，投運(yùn)于220 kV新南甲乙線上。但新田站側(cè)和南海站側(cè)的電流互感器變比不同，需加裝二次變流器。在暫不考慮配置二次變流器的情況下，進(jìn)行了參數(shù)調(diào)整，計(jì)算結(jié)果表明能基本滿足運(yùn)行要求。另外，采取并入三相差動(dòng)繼電器開(kāi)接點(diǎn)的串接回路的方法解決了保護(hù)拒動(dòng)的問(wèn)題。投運(yùn)后的運(yùn)行情況說(shuō)明保護(hù)裝置能正常工作。220 kV新田升壓站的4條220 kV線路中，線路主保護(hù)之一選用了阿爾斯通生產(chǎn)的LFCB-102 型微波分相差動(dòng)保護(hù)。該保護(hù)裝置具有選相功能，繼電器為全數(shù)字的，設(shè)計(jì)中采用微處理器，并同現(xiàn)代化通信系統(tǒng)相兼容。因?yàn)閿?shù)字信息能方便地調(diào)制和載帶數(shù)據(jù)，所以，所有的三相電流信號(hào)可通過(guò)同一信道傳輸。其電流是按分相進(jìn)行比較的，對(duì)應(yīng)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(chēng)TA)綜合量比較方案的不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題。同時(shí)，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(shí)動(dòng)作，快速切除故障。
1 保護(hù)原理
該保護(hù)為單相完全比率差動(dòng)，繼電器有2種比率制動(dòng)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(dǎo)致附加的誤差，則用增加斜率來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
｜Idiff｜=｜IA-L1＋I(xiàn)B-L1｜，
｜Ibias｜=(｜IA-L1｜＋｜IB-L1｜）／2.
式中 Idiff——差動(dòng)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(jù)比率差動(dòng)曲線，跳閘判據(jù)為：
當(dāng)｜Ibias｜<IS2時(shí)，｜Idiff｜<K1｜Ibias｜＋I(xiàn)S1，
當(dāng)｜Ibias｜>IS2時(shí)，｜Idiff｜>K2｜Ibias｜-（K2-K1）IS2＋I(xiàn)S1.
式中 IS1——差動(dòng)門(mén)坎電流；
IS2——偏置門(mén)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(hù)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(guò)空載線路充電電流和躲開(kāi)正常負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)過(guò)電壓和外部故障引起的電容電流的增加。
2 線路兩側(cè)TA變比不同的問(wèn)題
在220 kV線路新南甲乙線投運(yùn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)新田站側(cè)的TA變比為1 200／1，南海站側(cè)的TA變比為1 500／1。這樣，在正常負(fù)荷情況下，兩側(cè)差動(dòng)繼電器就有差流流過(guò)，給定值的整定帶來(lái)困難。解決這一問(wèn)題的基本方法，就是在線路的一側(cè)加裝二次變流器，使得線路兩側(cè)流入保護(hù)裝置的電流完全相同。但是，現(xiàn)場(chǎng)短期不能配備二次變流器，為了確保保護(hù)正確動(dòng)作，線路正常投運(yùn)，我們進(jìn)行了調(diào)整。通過(guò)計(jì)算得TA的不匹配度為25%，根據(jù)廠家的有關(guān)資料，當(dāng)TA不匹配度大于15%時(shí)，選用K1為不匹配度的2倍，即K1取50%，同時(shí)IS1由原定值的0.3In改為0.25In。對(duì)于這樣的調(diào)整，我們通過(guò)如下的計(jì)算考察差動(dòng)繼電器在幾種運(yùn)行方式下的情況。
2.1 不平衡電流對(duì)保護(hù)裝置的影響
由IA／IB=1 500／1 200=1.25，即IB=0.8 IA，可得
|Idiff|=|IA-0.8IA|=0.2IA
|Ibias|=(|IA|+|0.8IA|/2=0.9IA
式中
IA——新田站側(cè)電流(二次)；
IB——南海站側(cè)電流(二次)。
由于｜Ibias｜<IS2，跳閘判別式為
｜Idiff｜>K1｜Ibias｜＋I(xiàn)S1，
保護(hù)的制動(dòng)電流為
K1｜Ibias｜＋I(xiàn)S1=0.45IA＋0.25In，
差動(dòng)電流小于保護(hù)的制動(dòng)電流，此時(shí)的差動(dòng)電流在保護(hù)的制動(dòng)區(qū)。因此，由于TA變比的不同產(chǎn)生的不平衡電流不會(huì)引起保護(hù)裝置誤動(dòng)。
2.2 穿越性故障對(duì)保護(hù)裝置的影響
�。麵diff｜=｜1.1IA＋0.9IB｜=0.38IA，
�。麵bias｜=(｜1.1IA｜＋｜0.9IB｜)／2=0.91IA.
當(dāng)｜Ibias｜<IS2時(shí)，保護(hù)的制動(dòng)電流為
K1｜Ibias｜＋I(xiàn)S1=0.455IA＋0.25In，
差動(dòng)電流小于保護(hù)的制動(dòng)電流，在制動(dòng)區(qū)，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。
當(dāng)｜Ibias｜>IS2時(shí)，即IA>2.198In，保護(hù)的制動(dòng)電流為
K2｜Ibias｜-(K2-K1)IS2＋I(xiàn)S1=
1.365IA-1.75In.
根據(jù)保護(hù)動(dòng)作判據(jù)解得IA<1.777In，與IA>2.198In矛盾，故保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。
從以上計(jì)算結(jié)果來(lái)看，當(dāng)保護(hù)裝置兩側(cè)TA變比不同時(shí)，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(hù)誤動(dòng))。但是，定值的整定要準(zhǔn)確，尤其是IS2=2.0In的選擇非常重要，以防止系統(tǒng)穿越性故障時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)。
經(jīng)調(diào)試試驗(yàn)后，基本上可以滿足運(yùn)行的需要。
3 保護(hù)拒動(dòng)的問(wèn)題
3.1 保護(hù)拒動(dòng)問(wèn)題
LFCB-102型微波分相差動(dòng)保護(hù)在出口跳閘回路中有一閉鎖接點(diǎn)，該接點(diǎn)引自94 VX1繼電器，94 VX1繼電器由零序繼電器50 N啟動(dòng)。
50 N零序繼電器電流取自本線路TA的另一繞組，其作用是用來(lái)判斷差動(dòng)回路中是否出現(xiàn)電流回路斷線，定值為0.1In；94-1繼電器，當(dāng)L1，L2，L3三相差動(dòng)繼電器任一相動(dòng)作時(shí)，該繼電器動(dòng)作；94A，94B，94C分別為差動(dòng)繼電器三相出口繼電器。從邏輯回路圖可以看到：當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)應(yīng)相的差動(dòng)繼電器動(dòng)作，但只有94VX1動(dòng)作(即50N動(dòng)作)，才能開(kāi)放出口跳閘回路。所以若要保護(hù)裝置能可靠動(dòng)作，50N必須動(dòng)作，也就是說(shuō)，只有線路上有零序電流流過(guò)時(shí)，保護(hù)裝置才能可靠動(dòng)作(設(shè)計(jì)者考慮線路故障時(shí)，一定會(huì)有瞬時(shí)零序電流)。然而，實(shí)際在線路發(fā)生三相短路或二相短路時(shí)，由于線路上并不一定有零序電流流過(guò)(如線路桿塔之間的繞擊雷短路)，零序繼電器50N不會(huì)動(dòng)作，即使差動(dòng)繼電器動(dòng)作，保護(hù)裝置也不會(huì)跳閘出口，造成保護(hù)拒動(dòng)。
3.2 解決方案
該保護(hù)裝置在其軟件內(nèi)部有二相動(dòng)作啟動(dòng)三相出口的功能，即任二相差動(dòng)繼電器同時(shí)動(dòng)作時(shí)，三相差動(dòng)繼電器均出口。為此，我們?cè)?0 N開(kāi)接點(diǎn)啟動(dòng)94VX1繼電器的回路中，并入了三相差動(dòng)繼電器開(kāi)接點(diǎn)的串接回路，如圖2虛線所示。保證了保護(hù)裝置在三相短路和二相短路時(shí)，均能啟動(dòng)94VX1繼電器，從而開(kāi)放出口跳閘回路。經(jīng)對(duì)保護(hù)裝置試驗(yàn)并模擬各種短路故障，均能可靠動(dòng)作。
增加此串接回路以后，當(dāng)二相電流回路同時(shí)斷線，會(huì)使保護(hù)誤動(dòng)，但在實(shí)際運(yùn)行情況下不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象，(單相斷線，裝
置軟件設(shè)計(jì)上有閉鎖)。至于停電工作造成的電流回路開(kāi)路(如漏接線等)，在線路送電過(guò)程中可能出現(xiàn)的保護(hù)裝置誤動(dòng)，對(duì)線路或系統(tǒng)影響不大。
4 效果
LFCB-102型微波分相差動(dòng)保護(hù)經(jīng)上述調(diào)整后，在220 kV新紫(南)甲乙線投入運(yùn)行，在1997年新紫甲乙線分別發(fā)生一次單相接地故障，該保護(hù)裝置正確動(dòng)作。
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