LFCB-102型微波分相差动保护的应用

　　220kV新田升压站的4条220kV线路中，线路主保护之一选用了阿尔斯通生产的LFCB-102型微波分相差动保护'>差动保护。该保护装置具有选相功能，继电器为全数字的，设计中采用微处理器，并同现代化通信系统相兼容。因为数字信息能方便地调制和载带数据，所以，所有的三相电流信号可通过同一信道传输。其电流是按分相进行比较的，对应不同的故障方式具有选相能力，从而避免了电流互感器(以下称TA)综合量比较方案的不对称问题。同时，不论线路的一端有故障电流，还是所有端都有故障电流，线路各端的继电器能同时动作，快速切除故障。

　　

　　

　　该保护为单相完全比率差动，继电器有2种比率制动特性，如图1。初始斜率确保低水平故障的灵敏度随着故障水平上升；TA饱和导致附加的误差，则用增加斜率来进行补偿。

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

　　式中　Idiff——差动电流；
　　　Ibias——偏置电流；
　　　IA-L1——线路A端的L1相电流；
　　　IB-L1——线路B端的L1相电流。
　　根据比率差动曲线，跳闸判据为：
　　当｜Ibias｜IS2时，｜Idiff｜K1｜Ibias｜＋IS1，
　　当｜Ibias｜>IS2时，｜Idiff｜>K2｜Ibias｜-（K2-K1）IS2＋IS1.
　　式中　IS1——差动门坎电流；

　　IS2——偏置门坎电流。

　　

　　厂家推荐IS2=2.0In(其中In为额定电流)，K1=30，K2=150，只有IS1为用户整定，一般取决于线路电容电流IC，推荐为IS1>2.5IC，可保证躲过空载线路充电电流和躲开正常负荷时，系统过电压和外部故障引起的电容电流的增加。

　　

　　2　线路两侧TA变比不同的问题

　　

　　在220kV线路新南甲乙线投运时，发现新田站侧的TA变比为1200／1，南海站侧的TA变比为1500／1。这样，在正常负荷情况下，两侧差动继电器就有差流流过，给定值的整定带来困难。解决这一问题的基本方法，就是在线路的一侧加装二次变流器，使得线路两侧流入保护装置的电流完全相同。但是，现场短期不能配备二次变流器，为了确保保护正确动作，线路正常投运，我们进行了调整。通过计算得TA的不匹配度为25，根据厂家的有关资料，当TA不匹配度大于15时，选用K1为不匹配度的2倍，即K1取50，同时IS1由原定值的0.3In改为0.25In。对于这样的调整，我们通过如下的计算考察差动继电器在几种运行方式下的情况。

　　

　　2.1　不平衡电流对保护装置的影响

　　

　　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——新田站侧电流(二次)；
　　IB——南海站侧电流(二次)。

　　由于｜Ibias｜IS2，跳闸判别式为

　　｜Idiff｜>K1｜Ibias｜＋IS1，

　　保护的制动电流为

　　K1｜Ibias｜＋IS1=0.45IA＋0.25In，

　　差动电流小于保护的制动电流，此时的差动电流在保护的制动区。因此，由于TA变比的不同产生的不平衡电流不会引起保护装置误动。

　　2.2　穿越性故障对保护装置的影响

　　｜Idiff｜=｜1.1IA＋0.9IB｜=0.38IA，
　　｜Ibias｜=(｜1.1IA｜＋｜0.9IB｜)／2=0.91IA.
　　当｜Ibias｜IS2时，保护的制动电流为

　　K1｜Ibias｜＋IS1=0.455IA＋0.25In，

　　差动电流小于保护的制动电流，在制动区，保护不会动作。

　　当｜Ibias｜>IS2时，即IA>2.198In，保护的制动电流为
　　K2｜Ibias｜-(K2-K1)IS2＋IS1=

　　1.365IA-1.75In.

　　根据保护动作判据解得IA1.777In，与IA>2.198In矛盾，故保护不会动作。

　　

　　从以上计算结果来看，当保护装置两侧TA变比不同时，在一定情况下，可以暂不考虑配置二次变流器(加装二次变流器同样也有可能改变TA的二次特性，引起保护误动)。但是，定值的整定要准确，尤其是IS2=2.0In的选择非常重要，以防止系统穿越性故障时保护装置误动。

　　

　　经调试试验后，基本上可以满足运行的需要。

　　

　　3　保护拒动的问题

　　

　　3.1　保护拒动问题

　

　　LFCB-102型微波分相差动保护'>差动保护在出口跳闸回路中有一闭锁接点，该接点引自94VX1继电器，94VX1继电器由零序继电器50N启动。

　　

　　50N零序继电器电流取自本线路TA的另一绕组，其作用是用来判定差动回路中是否出现电流回路断线，定值为0.1In；94-1继电器，当L1，L2，L3三相差动继电器任一相动作时，该继电器动作；94A，94B，94C分别为差动继电器三相出口继电器。从逻辑回路图可以看到：当保护区内发生故障时，对应相的差动继电器动作，但只有94VX1动作(即50N动作)，才能开放出口跳闸回路。所以若要保护装置能可靠动作，50N必须动作，也就是说，只有线路上有零序电流流过时，保护装置才能可靠动作(设计者考虑线路故障时，一定会有瞬时零序电流)。然而，实际在线路发生三相短路或二相短路时，由于线路上并不一定有零序电流流过(如线路杆塔之间的绕击雷短路)，零序继电器50N不会动作，即使差动继电器动作，保护装置也不会跳闸出口，造成保护拒动。

　　

　　3.2　解决方案

　

　　该保护装置在其软件内部有二相动作启动三相出口的功能，即任二相差动继电器同时动作时，三相差动继电器均出口。为此，我们在50N开接点启动94VX1继电器的回路中，并入了三相差动继电器开接点的串接回路，如图2虚线所示。保证了保护装置在三相短路和二相短路时，均能启动94VX1继电器，从而开放出口跳闸回路。经对保护装置试验并模拟各种短路故障，均能可靠动作。
增加此串接回路以后，当二相电流回路同时断线，会使保护误动，但在实际运行情况下不会出现此现象，(单相断线，装置软件设计上有闭锁)。至于停电工作造成的电流回路开路(如漏接线等)，在线路送电过程中可能出现的保护装置误动，对线路或系统影响不大。
　　
　　4　效果

　

　　LFCB-102型微波分相差动保护'>差动保护经上述调整后，在220kV新紫(南)甲乙线投入运行，在1997年新紫甲乙线分别发生一次单相接地故障，该保护装置正确动作。