3.RCS-900系列保护装置交流继电器的工作原理(7)

2019-02-20 22:16

从闭锁到开放的时间不好处理,系统总会有不能立即切除故障的时间间隙,被再开放的保护之间选择性问题也不容易解决。另外值得注意的是,实际运行经验表明,距离保护解决允许过渡电阻的能力总是有限的,虽然高阻接地故障对系统稳定危害不很大,但发展为严重故障时,距离保护已被闭锁而不能跳闸,靠零序保护延时切除也不尽是合理的。再次开放保护就很有必要。

因此我们提出了具有特色的振荡闭锁新原理。首先我们保留了我国传统的正常运行保护被闭锁,系统故障瞬时开放保护的特点,且只允许开放160ms。因为在此时间内,即使系统产生了振荡,也不会使非故障线的保护误动,因为系统失稳后,两侧电势由正常功角摆至180°,即t180°都比较长,远大于200ms,可允许开放160ms后将保护闭锁。假如振荡中再故障,重新寻找开放保护条件,这对保证系统的稳定运行是极其有利的。这也是我们与西方不同之处。

3.3.4.2 振荡闭锁装置

装置的振荡闭锁分四个部分,任意一个动作开放保护。

? 在起动元件动作起始160ms以内的动作条件是,起动元件开放瞬间,若按躲过最大负荷

整定的正序过流元件不动作或动作时间尚不到10ms,则将振荡闭锁开放160ms。 因此,该元件在正常运行突然发生故障时立即开放160ms,当系统振荡时,正序过流元件动作其后再有故障时,该元件已被闭锁,另外当区外故障或操作后160ms再有故障时也被闭锁。

? 不对称故障开放元件:

不对称故障时,振荡闭锁回路还可由对称分量元件开放,该元件的动作判据为:

|I0|+|I2|>m|I1|

以上判据成立的依据是:

(1)系统振荡或振荡又区外故障时不开放

系统振荡时,I0、I2接近于零,上式不开放是容易实现的。

振荡同时区外故障时,相间和接地阻抗继电器都会误动作,这时要求上式不应开放。这种情况考虑的前题是系统振荡中心位于装置的保护范围内。为此,可分两种情况讨论:

(a)对短线路,线路阻抗占比重小,必须在系统功角δ摆到180°左右的时继电器才可能动作,见图3.3.4.2a。这时振荡电流很大。假如在线路附近故障,计算故障分量所使用的故障前线路电压很低,故障时的故障分量也很小,因此很容易满足上式不开放条件。

(b)对长线路,区外故障时,故障点故障前电压较高,有较大的故障分量,因此上式的不

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利条件是长线,且故障点位于对侧电源附近的最不利。不过这时线路上电流分量分配系数较低,装置分配到的故障电流小于故障点的故障电流,见图3.3.4.2b,因此上式开放保护条件不容易满足。

本装置中的m数值是根据最不利的系统条件下,振荡中又发生区外故障时振荡闭锁装置不开放保护为条件验算的,并留有相当裕度,因而可保证此情况下不误开放保护。

(2)区内不对称故障时振闭开放

当系统正常发生区内不对称相间或接地故障时,将有较大的零序或负序分量,这时上式左侧大于右侧,振荡闭锁开放。

当系统振荡伴随区内故障时,如果短路时刻发生在系统电势角未摆开时,振荡闭锁将立即开放。如果短路时刻发生在系统电势角摆开状态,则振荡闭锁将在系统角逐步减少时开放,也可能由一侧瞬时开放跳闸后另一侧相继速跳。

因此,采用对称分量元件开放振荡闭锁保证了在任何情况下,甚至系统已经发生振荡的情况下,发生区内故障时瞬时开放振荡闭锁以切除故障,振荡或振荡又区外故障时则可靠闭锁保护。

图3.3.4.2 系统振荡区外故障振闭不开放说明图

? 对称故障开放元件:

在起动元件开放160ms以后或系统振荡过程中,如发生三相故障,则上述二项开放措施均不能开放保护,本装置中另设置了专门的振荡判别元件,它测量振荡中心电压:

Uos=U1cosφ1

φ1是正序电流电压的夹角,U1为正序电压。

在图3.3.4.2c中假定系统联系阻抗的阻抗角为90°,则电流向量垂直于EM,EN连线,与

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振荡中心电压同相。

图3.3.4.2c 系统电压向量图

在系统正常运行或系统振荡时,U1cosφ1,恰好反应振荡中心的正序电压。

在三相短路时,设线路阻抗角为90°时,则U1cosφ1是弧光电阻上的压降,三相短路时过渡电阻是弧光电阻,弧光电阻上压降小于5% Un。

本装置采用的动作判据分二部分:

a.-0.03Un<Uos<0.08Un,延时150ms开放。

实际系统中,三相短路时故障电阻仅为弧光电阻,弧光电阻上压降的幅值不大于5% Un,因此,三相短路时,该幅值判据满足,为了保证振荡时不误开放,其延时应保证躲过振荡中心电压在该范围内的最长时间。振荡中心电压为0.08时,系统角为171°,振荡中心电压为-0.03时,系统角为183.5°,按最大振荡周期3″计,振荡中心在该区间停留时间为104ms。

装置中取延时150ms已有足够的裕度。 b.-0.1Un<Uos<0.25Un,延时500ms开放。

该判据作为判据a的后备,以保证任何三相故障情况下保护不可能拒动。

0.25Un时,系统角为151°,-0.1Un时,系统角为191.5°,按最大振荡周期3″计,振荡中心在该区间停留时间为373ms,装置中取500ms已有足够的裕度。

实际系统线路阻抗角不为90°因而可进行角度补偿,如图3.3.4.2d所示。

图3.3.4.2d 短路电流电压向量图

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od为测量电压,Ucosφ1=ob,因而ob反应当线路阻抗角为90°时弧光电阻压降,实际上线路阻抗角不为90°,弧光压降为oa,与线路压降ad相加得到测量电压U。本装置引入补偿角θ=90°-φL(即oc⊥dc),得到φ=φ1+θ,式(21)变为Uos=Ucosφ,三相短路时,Uos=oc≤0a,可见Ucosφ可反应弧光压降。 ? 非全相运行时的振荡闭锁判据:

非全相振荡时,距离继电器可能动作,但选相区为跳开相。非全相再单相故障时,距离继电器动作的同时选相区进入故障相,因此,可以以选相区不在跳开相作为开放条件。

另外,非全相运行时,测量非故障二相电流之差的工频变化量,当该电流突然增大达一定幅值时开放非全相运行振荡闭锁。因而非全相运行发生相间故障时能快速开放。

以上二种情况均不能开放时,由第Ⅲ)部分作为后备。 3.3.5 电压断线闭锁元件

电压断线闭锁为了防止电压回路故障或某些原因造成失压后,引起距离元件误动作。由电流构成的起动元件不受其影响,它可以在失压过程中起可靠闭锁作用。

有了电流起动元件,断线闭锁仍然是需要的,只是责任大大减轻了,不需要瞬时闭锁,可以略带延时。如果断线失压后不闭锁保护,当外部短路故障,起动元件起动,就会造成误动作。

3.3.5.1交流电压断线

首先是起动元件不动作,在下列条件之一起动断线闭锁。

a.三相电压向量和大于8伏,即UA+UB+UC>8伏,保护不起动,延时1.25秒发TV断线异常信号。

b. 三相电压向量和小于8伏,正序电压小于33V时,若采用母线TV则延时1.25秒发TV断线异常信号;若采用线路TV,则当任一相有流元件动作或TWJ不动作时, 延时1.25秒发TV断线异常信号。装置通过整定控制字来确定是采用母线TV还是线路TV。 三相电压正常后, 经10秒延时TV断线信号复归。

此方案①考虑了三相断线,不需要在熔丝或小开关上并电容,电容的容量很难选择。

②本方案用起动元件反闭锁,而不用开口三角形的3UO反闭锁,因正常时3Uo=0,

很难监视,万一3UO回路断线,如电压切换回路切换触点接触不良,系统真正发生不对称故障时,将不能反闭锁,断线闭锁将闭锁保护而不能跳闸,后果严重。

③因保护起动元件由电流分量构成,断线只引起距离元件动作,而不会引起整个

保护误动作,不需要立即闭锁保护,因此带1.25秒报PT断线,并闭锁距离保护,以增加切除线路故障的可靠性。

???3—34

3.3.5.2线路电压断线

当重合闸投入且处于三重或综重方式,如果装置整定为重合闸检同期或检无压,则要用到线路电压,开关在合闸位置时检查输入的线路电压小于40伏经10秒延时报线路TV异常。如重合闸不投、不检定同期或无压时,线路电压可以不接入本装置,装置也不进行线路电压断线判别。

当装置判定线路电压断线后,重合闸逻辑中不进行检同期和检无压的逻辑判别,不满足同期和无压条件。

3.3.6 交流电流断线(始终计算)

自产零序电流小于0.75倍的外接零序电流,或外接零序电流小于0.75倍的自产零序电流,延时200ms发TA断线异常信号;

有自产零序电流而无零序电压,则延时10秒发TA断线异常信号。

保护判出交流电流断线的同时,在装置总起动元件中不进行零序过流元件起动判别,RCS-901A将零序过流保护Ⅱ段不经方向元件控制,退出零序过流Ⅲ段,RCS-901B将零序过流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ段退出,Ⅲ段不经方向元件控制,RCS-901D将零序过流保护Ⅱ段不经方向元件控制,退出零序反时限过流段。

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