线路零序电流差动保护调试方法分析

2015-04-18吴玉鹏张乐安邱立伟

电力安全技术 2015年9期

吴玉鹏，张乐安，邱立伟，冒杰

（中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300）

0 引言

近年来，随着通信技术的发展，作为线路主保护之一的光纤电流差动保护得到了越来越广泛的应用。光纤电流差动保护原理简单、灵敏度高，具有不受系统振荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相运行、单侧电源运行方式等影响的特点，动作速度快、选择性好，能可靠反映线路上各种类型故障，并且具备天然的选相能力，可准确分辨区内、区外故障，具有其他纵联保护不可比拟的优势。

光纤电流差动保护包括分相电流差动保护和零序电流差动保护。在保护验收和日常预防性维修时，需对光纤电流差动保护进行调试，而其中零序电流差动保护是调试项目中难度系数最高的部分。本文以南瑞继保电气有限公司生产的PCS-931GM(M)超高压线路成套保护装置为例，介绍零序电流差动保护的单体调试方法和保护联调的步骤。

1 零序电流差动保护原理

对电流差动保护而言，负荷电流是穿越性电流，是制动电流，不产生动作电流；经高电阻接地后，其短路电流很小，因此动作电流很小。在重负荷情况下，线路内部发生经高阻接地故障，制动电流很大，但动作电流不大，此种情况下的稳态量差动保护灵敏度可能不足，会导致保护拒动。

对零序差动保护而言，其不反应负荷电流，所以无负荷电流产生的制动作用，受过渡电阻影响较小。此种情况下的零序差动保护灵敏度较高，通过低比率制动系数的稳态差动元件选相和零序电流差动元件构成零序差动保护，经40 ms延时动作。其动作方程为

式中：Φ=A，B，C；ICD0为零序差动电流，ICD0=│iM0+iN0│为两侧零序电流矢量和的幅值；IR0为零序制动电流，IR0=│iM0-iN0│为两侧零序电流矢量差的幅值；ICDΦ为相电流差动电流，ICDΦ=│iMΦ+iNΦ│为两侧相电流矢量和的幅值；IRΦ为相制动电流，IRΦ=│iMΦ-iNΦ│即为两侧相电流矢量差的幅值；无论是否投入电容电流补偿，IL均为“差动电流定值”(整定值)和1.25倍实测电容电流的较大值。

在探讨零序电流差动保护调试方法前，有必要先介绍稳态相电流差动继电器的动作方程。

(1) 稳态I段相电流差动保护，其动作方程为

式中：Φ=A，B，C；当投入电容电流补偿时，IH为1.5倍“差动电流定值”(整定值)和4倍实测电容电流的较大值；当不投入电容电流补偿时，IH为1.5倍“差动电流定值”(整定值)、4倍实测电容电流和1.5UN/XC1的较大值(UN为二次侧额定相电压，XC1为线路正序容抗定值)。

(2) 稳态Ⅱ段相电流差动保护经25 ms延时动作，其动作方程为

式中：Φ=A，B，C；当投入电容电流补偿时，IM为“差动电流定值”(整定值)和1.5倍实测电容电流的较大值；当不投入电容电流补偿时，IM为“差动电流定值”(整定值)、1.5倍实测电容电流和1.25UN/XC1的较大值。

2 保护单体调试方法和步骤分析

2.1 零序电流差动保护的调试方法

校验零序电流差动保护，即模拟高阻接地故障，让电气量满足零序电流差动保护的动作判据，又不能使稳态相电流差动保护动作。不同保护动作情况下的动作门槛值如表1所示。

若采用“差动电流定值”作为动作门槛值，零序电流差动和稳态Ⅱ段相差动保护动作区域完全重叠，将无法区分保护动作情况；若增大测试电流，稳态I段相差动保护也会动作，更无法区分保护动作情况。PCS-931GM(M)超高压线路成套保护装置无法通过修改运行方式控制字或修改定值来闭锁稳态相电流差动保护。经推敲，在调试过程中可通过继保测试仪加入电容电流，使得“1.25倍实测电容电流”成为零序电流差动的动作门槛值，则电容电流IC应满足：1.25IC＞IZD(差动电流)，即IC＞0.8IZD。

以某500 kV开关站某条线路为例，其主保护采用PCS-931GM(M)超高压线路成套保护装置。差动电流定值IZD=0.42 A，线路正序容抗定值XC1=1 872 Ω，电容电流补偿不投入。据定值可知：1.5UN/XC1=0.046，1.25UN/XC1=0.039。由于1.5UN/XC1，1.25UN/XC1值较小，均小于“差动电流定值”，IH，IM的取值与这2个数值无关。根据电容电流关系式：1.25IC＞IZD，IC＞0.336 A，则4倍实测电容电流必然大于1.5倍“差动电流定值”，1.5倍实测电容电流也必然大于“差动电流定值”。所以，此时稳态I段相差动动作门槛值为“4倍实测电容电流”，稳态Ⅱ段相差动动作门槛值为“1.5倍实测电容电流”，均大于零序电流差动动作门槛“1.25倍实测电容电流”，这就成功避免零序电流差动保护动作时稳态I，Ⅱ段相差动保护动作。