摘要：针对一起110 kV倒闸操作中发生的保护动作进行分析，提出改进意见。

关键词：倒闸操作；保护；动作

中图分类号：TM774 文献标志码：B 文章编号：1003-0867(2007)10-00-02

1 保护动作过程

某变电所110 kV母线为双母线带旁路接线方式见图1。110kV汇城线正常运行于副母线，因检修需要，已倒至正母线上运行。工作结束后，在110 kV汇城线恢复正母线运行（合上汇城线 7122隔离开关，拉开汇城线7121隔离开关）时，旁路兼母联720断路器保护（PSL-621C）距离Ⅲ段动作，因720断路器已改为非自动，断路器未跳闸。

图1　110 kV母线一次接线图

2 原因分析

2.1 故障录波情况

旁路兼母联720断路器保护动作后，该故障录波显示：距离保护启动前20 ms时，A、B、C三相电流很小，约0.2 A；距离保护启动后，2504 ms相间距离Ⅲ段出口，测量阻抗为0.003 - j0.007Ω；故障测距为-0.15 km；故障类型为三相短路；保护启动时的A、B相电流没变化，C相电流较大约1.6 A；40 ms后B相电流增大，2463 ms后A相电流增大，均达到1.6 A，此时零序电流也从约1.6 A降为零；从故障录波显示看，A、B、C相电压及零序电压始终为零。

2.2 原因分析

2.2.1 潮流分析

拉开7121隔离开关前，汇城线的电流i分流成i1和i2，见图2。假设副母线上的负荷为零，其中i1即为流过720断路器的电流，i1的大小取决于i1、i2回路中的隔离开关、断路器及连线的电阻，若i2回路中电阻小，则i2较大，i1较小。按照规程规定，隔离开关合闸时，保证触头插入深度为触指的2/3处，接触电阻不大于200μΩ；断路器接触电阻不大于60μΩ；而型号为LGJ-500的连线，阻抗约为0.3Ω/km。显然连线的长度是影响i1、i2回路电阻的主要因素。i1回路中连接了多个隔离开关， 从701断路器间隔算起，720断路器间隔比7121隔离开关间隔远，因此i1回路中的阻抗Z1要大于i2回路中的阻抗Z2，经估算Z1约为5Z2。当然实际情况，正副母线上还有其它负荷，副母线上的负荷会影响流过720断路器的电流，但由于从正母线经7121、7122隔离开关至副母线的阻抗也较小， 720断路器分得的电流也较小。因此，当拉开7121隔离开关前流过720断路器的总电流仍比较小。从故障录波的波形看到保护启动前约0.2 A（二次值），这与理论分析是一致的。

当拉开7121隔离开关后，汇城线和副母线上的负荷电流全部经过720断路器,见图3。查阅负荷情况约为200 A（一次侧），这与录波上反映的二次侧电流1.6 A相一致（变比为600/5）。

图2 拉开7121隔离开关前潮流


图3 拉开7121隔离开关后潮流

另外，720断路器保护定值是替代某一110 kV出线断路器的定值，正常潮流的方向从正（副）母线→旁路母线见图1。而在倒闸操作时，潮流的方向从旁路母线→副母线见图2，故电流方向相反。

2.2.2 保护动作分析

从故障录波图分析，C相电流首先由0.2 A变化到1.6 A，满足相电流突变量启动条件，保护启动，而A、B相电流分别在40 ms、2463ms后达到1.6 A。显然，这种电流的变化是由于7121隔离开关从合到分所致的，与系统故障无关。并且由于7121隔离开关拉开时的不同期造成三相电流变化不同时性。再看三相电压，保护启动前后均为0， 而实际110 kV母线电压互感器运行正常，从监控系统也反映110 kV母线电压无异常现象，可见，这仅为720断路器保护装置失压，检查操作任务发现，在倒闸操作时，为防止720断路器自分造成带负荷拉（合）隔离开关，将720断路器改为非自动的操作。而电压切换继电器电源，接自该电源断路器。所以，在拉开该断路器后，保护装置上的采样电压因电压切换继电器未动作而为零。

图4 阻抗I、II段动作特性

从理论分析，阻抗继电器测量到的阻抗（U/I）应该为零，落在距离Ⅰ段范围内，但由于此时电流的方向与正常替代出线时的方向相反，再加上采样值略有偏移，因此，从故障录波测出的阻抗为0.003 - j0.007Ω，测距为-0.15 km，就类似于反方向出口三相故障。对PSL-621C装置，距离Ⅰ、Ⅱ段的动作区见图4，由正序方向元件F1与粗实线多边形共同组成，距离Ⅰ、Ⅱ段因反方向而不动。距离Ⅲ段可带偏移，动作区见图5，当偏移投入时，正序方向元件F1短接，因此距离Ⅲ段动作出口。

图5 阻抗III段动作特性

通过分析，可以得出如下结论：

7121隔离开关从合到拉的过程中，引起720断路器上的电流发生突变而导致保护启动。

720断路器改成非自动（断开操作电源断路器1DK2）时，电压切换继电器失电使720保护装置失去交流采样电压。理论上，在断路器合闸且有电流时失压，本应发“TV断线”信号并闭锁距离保护，但由于断路器失去操作电源，断路器位置合不到位，再加上电流小于0.04In，因此不满足条件，也就未去闭锁距离保护。

倒闸操作中，隔离开关的不同期会对保护有一定的影响，如不同期时间过长，产生的零序会引起保护误动，但在这起事例中，即使隔离开关完全同期，保护动作也在所难免。因为三相电压一直没有恢复，阻抗测量值一直小于定值。

3 改进意见

综上所述，引起保护动作最主要的原因是潮流突变，和在断开操作电源断路器1DK2时，使保护装置失去交流电压。前者是不可避免，因此针对后者作一些讨论并提出改进意见。

720断路器改成非自动时，运行人员仅断开操作电源断路器1DK2，而应同时断开保护电源断路器1DK1，在目前的操作规程中没有明确规定，操作人员习惯于只断开操作电源。尽管断开操作电源断路器后，保护动作也不可能跳断路器，但笔者认为同时断开比较合理，以免操作人员在操作时因紧张而影响操作。

为了提高交流电压二次切换回路工作的可靠性和冗余度，在反措要点中提出线路保护屏的交流电压切换继电器，采用线路保护屏的直流熔断器供电，但未明确是接于线路保护电源还是线路操作电源。在目前设计中，均接于线路操作电源，这种设计是否合理,通过上例分析，是有弊端的。因为一旦失去操作电源，保护屏上的交流电压就失去，增加保护误动的可能性，虽误动后因无操作电源而不去跳断路器，但在220 kV线路保护中，可能会导致误动的严重后果。因此，建议将线路保护屏的交流电压切换继电器接于线路保护电源。