直流保護(hù)動(dòng)作后欠量保護(hù)動(dòng)作返回條件缺陷探討

摘

要：針對欠量保護(hù)動(dòng)作后的返回條件進(jìn)行了探討，分析了現(xiàn)有的欠量保護(hù)返回條件在直流保護(hù)動(dòng)作后存在的缺陷，并提出了優(yōu)化欠量保護(hù)返回條件的方法。關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；欠量保護(hù)；保護(hù)返回；設(shè)備損壞0

引言繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中的重要一環(huán)，在保護(hù)電力設(shè)備、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等方面起到了重要作用。欠量保護(hù)是繼電保護(hù)中的一種重要形式，如低電壓保護(hù)廣泛運(yùn)用于交流系統(tǒng)的后備保護(hù)中，相比傳統(tǒng)的過量保護(hù)，欠量保護(hù)在保護(hù)動(dòng)作后的返回條件存在一些不同。本文針對欠量保護(hù)動(dòng)作后返回條件存在的缺陷進(jìn)行討論，論證了現(xiàn)有返回條件在特殊情況下容易造成設(shè)備損壞，據(jù)此提出了優(yōu)化返回條件的方法。1

欠量保護(hù)投入及動(dòng)作原理欠量保護(hù)相比于過量保護(hù)，因其判定原理具有特殊性，欠量保護(hù)不能在設(shè)備未投運(yùn)時(shí)投入，否則將長期保持動(dòng)作出口跳閘，導(dǎo)致設(shè)備投運(yùn)失敗。因此，欠量保護(hù)的投入條件一般采用開關(guān)位置投入及電氣量越限投入，即保護(hù)裝置投運(yùn)后，欠量保護(hù)需判斷保護(hù)設(shè)備開關(guān)處于合位且判別電氣量大于門檻定值后，再投入保護(hù)，即滿足電氣量大于門檻定值（該條件只在投入時(shí)判定一次，之后自行保持）、開關(guān)合位、軟硬壓板投入條件時(shí)，保護(hù)投入。2

欠量保護(hù)返回條件及存在的缺陷保護(hù)動(dòng)作后，需經(jīng)過特定條件進(jìn)行保護(hù)返回，以避免保護(hù)長期動(dòng)作。對于過量保護(hù)來說，返回條件一般設(shè)置為判別電氣量小于0.95倍定值并經(jīng)過內(nèi)部防誤判別延時(shí)，即判別電氣量減小后，保護(hù)返回。而對于欠量保護(hù)，返回條件則分為兩種情況：一種是保護(hù)動(dòng)作后，判別電氣量上升，恢復(fù)正常；另一種是保護(hù)動(dòng)作后，判別電氣量下降至零。2.1

欠量保護(hù)PT位置對保護(hù)返回的影響以低電壓保護(hù)為例，當(dāng)被保護(hù)設(shè)備因出現(xiàn)故障導(dǎo)致采樣電壓下降，如短路接地等故障，且電壓下降到一定程度時(shí)，低電壓保護(hù)動(dòng)作，斷開被保護(hù)設(shè)備，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常。若低電壓保護(hù)將電壓互感器（PT）配置在電網(wǎng)側(cè)，則保護(hù)動(dòng)作后，保護(hù)裝置采集到的電壓量上升恢復(fù)正常，此時(shí)返回條件可設(shè)置為1.05倍動(dòng)作電壓。這種配置方法的設(shè)備檢修靈活度較低，因此在實(shí)際工程中一般很少采用這種配置方式。低電壓保護(hù)配置元件示意圖如圖1所示。如圖1所示，實(shí)際工程中一般將電壓互感器配置在靠近被保護(hù)設(shè)備側(cè)，即斷路器之后。當(dāng)?shù)碗妷罕Ｗo(hù)動(dòng)作時(shí)，斷路器斷開，保護(hù)裝置采集到的電壓量快速變?yōu)榱?，此時(shí)不能將返回條件設(shè)置為1.05倍動(dòng)作電壓。對于保護(hù)配置近區(qū)的短路故障，故障電壓將下降到接近于零，因此不能將返回條件設(shè)置為一個(gè)低電壓值，否則出現(xiàn)故障時(shí)，電氣量往往同時(shí)滿足保護(hù)動(dòng)作定值和返回定值要求，保護(hù)動(dòng)作后將馬上返回。2.2

電氣量歸零的欠量保護(hù)的返回條件及存在的缺陷一般來說，電氣量歸零的低電壓保護(hù)會(huì)將斷路器分位作為返回條件，即在保護(hù)動(dòng)作，斷路器跳開后，取斷路器分位信號作為返回條件，可以有效地在故障切除后將低電壓保護(hù)返回，但這種返回條件在特定情況下存在一些問題及隱患。正常情況下，當(dāng)線路出現(xiàn)故障，主保護(hù)動(dòng)作后跳開斷路器，斷開斷路器后故障消除，低電壓保護(hù)也隨著斷路器跳開返回，最終保護(hù)整組返回。但若發(fā)生斷路器失靈的情況，故障將通過斷路器失靈保護(hù)斷開相鄰斷路器，而失靈斷路器保持合閘位置不變，如圖2所示。在這種情況下，因相鄰開關(guān)已經(jīng)跳開，故障實(shí)際已經(jīng)切除，主保護(hù)將返回，但由于斷路器實(shí)際仍在合位，低電壓保護(hù)將持續(xù)投入。故障切除，電壓降到零后，持續(xù)投入的低電壓保護(hù)經(jīng)過延時(shí)后將再次動(dòng)作。而由于斷路器失靈無法跳開，低電壓保護(hù)將保持長期動(dòng)作，長期觸發(fā)操作箱及分閘線圈。長期的觸發(fā)首先會(huì)導(dǎo)致斷路器機(jī)構(gòu)箱中的分閘線圈燒毀，其次保護(hù)裝置出口至操作箱的TJR繼電器無自動(dòng)返回功能，這將導(dǎo)致TJR繼電器及其回路長期導(dǎo)通勵(lì)磁。長期的勵(lì)磁導(dǎo)通將使這些電阻長期通電發(fā)熱，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，長期導(dǎo)通TJR繼電器，操作箱在1h內(nèi)溫度將上升70～80℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其正常運(yùn)行溫度，將對操作箱造成重大損壞，保護(hù)屏柜內(nèi)通風(fēng)一般較差，嚴(yán)重時(shí)甚至可能會(huì)引起火災(zāi)。根據(jù)低電壓保護(hù)原理，只有在失靈開關(guān)分開、保護(hù)裝置掉電重啟或者退出保護(hù)裝置出口壓板后，保護(hù)裝置才會(huì)停止動(dòng)作，操作箱回路停止持續(xù)發(fā)熱。而當(dāng)斷路器失靈時(shí)，運(yùn)行人員會(huì)進(jìn)行一次設(shè)備檢查，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)將失靈斷路器分開或退出保護(hù)，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)保護(hù)持續(xù)動(dòng)作的可能性很小，操作箱長時(shí)間持續(xù)發(fā)熱的可能性很高，安全隱患很大。3

欠量保護(hù)返回邏輯在直流保護(hù)中的隱患低電壓保護(hù)廣泛運(yùn)用于直流保護(hù)系統(tǒng)中，作為后備保護(hù)，若上述故障情況出現(xiàn)在直流換流站，則發(fā)生嚴(yán)重后果的可能性更高。直流換流站一般使用500kV的3/2接線方式，任意一個(gè)斷路器在合位時(shí)都會(huì)投入低電壓保護(hù)。因此，任意一個(gè)斷路器失靈，都會(huì)導(dǎo)致上述低電壓保護(hù)長期動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生任意的直流設(shè)備故障，直流保護(hù)主保護(hù)正常動(dòng)作跳閘，此時(shí)若開關(guān)失靈，失靈保護(hù)動(dòng)作切除故障后，由于失靈開關(guān)仍在合位且電壓歸零，低電壓保護(hù)將再次動(dòng)作，持續(xù)向兩個(gè)斷路器發(fā)送跳閘命令，操作箱TJR繼電器及其回路長期勵(lì)磁。而在直流換流站中出現(xiàn)開關(guān)失靈故障，運(yùn)行人員需要進(jìn)行的檢查操作相比普通變電站更多、更煩瑣，除一次設(shè)備檢查外，甚至?xí){(diào)整直流功率、變更直流運(yùn)行方式等，忽視直流保護(hù)長期動(dòng)作的可能性更大，操作箱持續(xù)發(fā)熱的時(shí)間更長。4

一種欠量保護(hù)返回邏輯隱患的消除方法欠量保護(hù)返回邏輯隱患，可以通過增加欠量保護(hù)定時(shí)的方法來消除。即欠量保護(hù)動(dòng)作后，設(shè)置一段較長的固定返回時(shí)間，防止因斷路器失靈造成低電壓保護(hù)長期動(dòng)作，具體時(shí)間應(yīng)與其他保護(hù)相配合，一般來說可設(shè)置固定返回時(shí)間在5～10s。

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結(jié)語本文針對欠量保護(hù)，尤其是低電壓保護(hù)返回邏輯在直流保護(hù)中的隱患進(jìn)行了分析探討，并提出了一種簡單有效的改進(jìn)方法，以消除隱患。對于直流繼電保護(hù)來說，目前的繼電保護(hù)配置原則和設(shè)計(jì)原理尚不統(tǒng)一