LFCB-102型微波分相差動保護的應用
摘 要 LFCB-102型微波分相差動保護為單相完全比率差動，繼電器有2種比率制動特性，投運于220 kV新南甲乙線上。但新田站側和南海站側的電流互感器變比不同，需加裝二次變流器。在暫不考慮配置二次變流器的情況下，進行了參數調整，計算結果表明能基本滿足運行要求。另外，采取并入三相差動繼電器開接點的串接回路的方法解決了保護拒動的問題。投運后的運行情況說明保護裝置能正常工作。220 kV新田升壓站的4條220 kV線路中，線路主保護之一選用了阿爾斯通生產的LFCB-102 型微波分相差動保護。該保護裝置具有選相功能，繼電器為全數字的，設計中采用微處理器，并同現代化通信系統相兼容。因為數字信息能方便地調制和載帶數據，所以，所有的三相電流信號可通過同一信道傳輸。其電流是按分相進行比較的，對應不同的故障方式具有選相能力，從而避免了電流互感器(以下稱TA)綜合量比較方案的不對稱問題。同時，不論線路的一端有故障電流，還是所有端都有故障電流，線路各端的繼電器能同時動作，快速切除故障。
1 保護原理
該保護為單相完全比率差動，繼電器有2種比率制動特性，如圖1。初始斜率確保低水平故障的靈敏度隨著故障水平上升；TA飽和導致附加的誤差，則用增加斜率來進行補償。
｜Idiff｜=｜IA-L1＋IB-L1｜，
｜Ibias｜=(｜IA-L1｜＋｜IB-L1｜）／2.
式中 Idiff——差動電流；
Ibias——偏置電流；
IA-L1——線路A端的L1相電流；
IB-L1——線路B端的L1相電流。
根據比率差動曲線，跳閘判據為：
當｜Ibias｜<IS2時，｜Idiff｜<K1｜Ibias｜＋IS1，
當｜Ibias｜>IS2時，｜Idiff｜>K2｜Ibias｜-（K2-K1）IS2＋IS1.
式中 IS1——差動門坎電流；
IS2——偏置門坎電流。
廠家推薦IS2=2.0In(其中In為額定電流)，K1=30%，K2=150%，只有IS1為用戶整定，一般取決于線路電容電流IC，推薦為IS1>2.5IC，可保證躲過空載線路充電電流和躲開正常負荷時，系統過電壓和外部故障引起的電容電流的增加。
2 線路兩側TA變比不同的問題
在220 kV線路新南甲乙線投運時，發現新田站側的TA變比為1 200／1，南海站側的TA變比為1 500／1。這樣，在正常負荷情況下，兩側差動繼電器就有差流流過，給定值的整定帶來困難。解決這一問題的基本方法，就是在線路的一側加裝二次變流器，使得線路兩側流入保護裝置的電流完全相同。但是，現場短期不能配備二次變流器，為了確保保護正確動作，線路正常投運，我們進行了調整。通過計算得TA的不匹配度為25%，根據廠家的有關資料，當TA不匹配度大于15%時，選用K1為不匹配度的2倍，即K1取50%，同時IS1由原定值的0.3In改為0.25In。對于這樣的調整，我們通過如下的計算考察差動繼電器在幾種運行方式下的情況。
2.1 不平衡電流對保護裝置的影響
由IA／IB=1 500／1 200=1.25，即IB=0.8 IA，可得
|Idiff|=|IA-0.8IA|=0.2IA
|Ibias|=(|IA|+|0.8IA|/2=0.9IA
式中
IA——新田站側電流(二次)；
IB——南海站側電流(二次)。
由于｜Ibias｜<IS2，跳閘判別式為
｜Idiff｜>K1｜Ibias｜＋IS1，
保護的制動電流為
K1｜Ibias｜＋IS1=0.45IA＋0.25In，
差動電流小于保護的制動電流，此時的差動電流在保護的制動區。因此，由于TA變比的不同產生的不平衡電流不會引起保護裝置誤動。
2.2 穿越性故障對保護裝置的影響
｜Idiff｜=｜1.1IA＋0.9IB｜=0.38IA，
｜Ibias｜=(｜1.1IA｜＋｜0.9IB｜)／2=0.91IA.
當｜Ibias｜<IS2時，保護的制動電流為
K1｜Ibias｜＋IS1=0.455IA＋0.25In，
差動電流小于保護的制動電流，在制動區，保護不會動作。
當｜Ibias｜>IS2時，即IA>2.198In，保護的制動電流為
K2｜Ibias｜-(K2-K1)IS2＋IS1=
1.365IA-1.75In.
根據保護動作判據解得IA<1.777In，與IA>2.198In矛盾，故保護不會動作。
從以上計算結果來看，當保護裝置兩側TA變比不同時，在一定情況下，可以暫不考慮配置二次變流器(加裝二次變流器同樣也有可能改變TA的二次特性，引起保護誤動)。但是，定值的整定要準確，尤其是IS2=2.0In的選擇非常重要，以防止系統穿越性故障時保護裝置誤動。
經調試試驗后，基本上可以滿足運行的需要。
3 保護拒動的問題
3.1 保護拒動問題
LFCB-102型微波分相差動保護在出口跳閘回路中有一閉鎖接點，該接點引自94 VX1繼電器，94 VX1繼電器由零序繼電器50 N啟動。
50 N零序繼電器電流取自本線路TA的另一繞組，其作用是用來判斷差動回路中是否出現電流回路斷線，定值為0.1In；94-1繼電器，當L1，L2，L3三相差動繼電器任一相動作時，該繼電器動作；94A，94B，94C分別為差動繼電器三相出口繼電器。從邏輯回路圖可以看到：當保護區內發生故障時，對應相的差動繼電器動作，但只有94VX1動作(即50N動作)，才能開放出口跳閘回路。所以若要保護裝置能可靠動作，50N必須動作，也就是說，只有線路上有零序電流流過時，保護裝置才能可靠動作(設計者考慮線路故障時，一定會有瞬時零序電流)。然而，實際在線路發生三相短路或二相短路時，由于線路上并不一定有零序電流流過(如線路桿塔之間的繞擊雷短路)，零序繼電器50N不會動作，即使差動繼電器動作，保護裝置也不會跳閘出口，造成保護拒動。
3.2 解決方案
該保護裝置在其軟件內部有二相動作啟動三相出口的功能，即任二相差動繼電器同時動作時，三相差動繼電器均出口。為此，我們在50 N開接點啟動94VX1繼電器的回路中，并入了三相差動繼電器開接點的串接回路，如圖2虛線所示。保證了保護裝置在三相短路和二相短路時，均能啟動94VX1繼電器，從而開放出口跳閘回路。經對保護裝置試驗并模擬各種短路故障，均能可靠動作。
增加此串接回路以后，當二相電流回路同時斷線，會使保護誤動，但在實際運行情況下不會出現此現象，(單相斷線，裝
置軟件設計上有閉鎖)。至于停電工作造成的電流回路開路(如漏接線等)，在線路送電過程中可能出現的保護裝置誤動，對線路或系統影響不大。
4 效果
LFCB-102型微波分相差動保護經上述調整后，在220 kV新紫(南)甲乙線投入運行，在1997年新紫甲乙線分別發生一次單相接地故障，該保護裝置正確動作。
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