【摘要】：本文對一起220kV線路跳閘后線路兩側保護動作報文不一致，依據保護報文、錄波圖及保護原理對保護跳閘行為進行了詳細分析。
　　【關鍵詞】：保護跳閘，工頻變化量距離保護，接地距離保護，縱聯零序保護，縱聯距離保護
　　2008年8月30日，220kV祥東線保護動作跳閘，相關保護動作信息：
　　220kV東平變：
　　1）、RCS-902A保護裝置
　　21：41：26.155縱聯距離動作出口
　　縱聯零序方向動作出口
　　故障測距：L＝49.4kM
　　故障相別：A
　　故障相電流：2.10A
　　故障零序電流：4.61A
　　2）RCS-931AM保護裝置
　　21：41：28.141電流差動保護出口
　　縱聯零序方向動作出口
　　故障測距：L＝48.3kM
　　故障相別：A
　　故障相電流：2.14A
　　故障零序電流：4.71A
　　故障差動電流：25.61A
　　220kV祥周變：
　　1）RCS-902A保護裝置
　　21：44：17.505工頻變化量阻抗保護動作
　　21：44：17.505距離I段保護動作
　　21：44：17.506縱聯距離保護動作
　　21：44：17.506縱聯零序方向保護動作
　　21：44：19.252重合閘出口動作
　　故障測距：L＝9.9kM
　　故障相別：A
　　故障相電流：23.63A
　　故障零序電流：20.65A
　　2）RCS-931AM保護裝置
　　21：44：27.485工頻變化量阻抗保護動作
　　21：44：27.490電流差動保護出口
　　21：44：27.504距離I段動作
　　21：44：29.252重合閘出口動作
　　故障測距：L＝10.0kM
　　故障相別：A
　　故障相電流：23.83A
　　故障零序電流：20.68A
　　故障差動電流：25.61A
　　220kV祥東線全長49.77kM，為祥周變送至東平變的220kV線路，也是東平變目前唯一的220kV電源；根據跳閘當時天氣情況、祥東線兩側的保護動作信息和故障錄波數據分析，初步判斷跳閘為雷擊線路瞬間故障造成，故障點距祥周變側約10km左右，屬于祥東線內部故障，且在祥周變側的距離I段保護范圍內。因東平變為終端站，按中調安排，220kV祥東線東平變側線路保護功能投入，出口壓板退出，東平變主變220kV、110kV中性點均接地運行；祥東線祥周變側線路保護功能及出口壓板均投入，重合閘方式為三重，長延時（按《2008年廣西電網年度運行方式》P134－135頁規定，對于220kV純負荷終端線路送端重合閘采用“三重無壓”方式，受端保護和重合閘退出），祥周變站內有一臺主變220kV、110kV中性點均接地運行。故障時由祥周變側開關切除瞬時故障后，開關重合成功。
　　一、東平變側RCS-902A、RCS-931AM工頻變化量距離保護為何不動作？
　　東平變RCS-902A、RCS-931AM工頻變化量距離保護，是南瑞繼保特有的保護。其工頻變化量距離繼電器測量工作電壓的工頻變化量的幅值，動作方程為：
　　︱△Uop︱＞UZ=57.7＞0
　　對接地故障：Uopф＝Uф－（Iф+K×3I0）×ZZD，ф＝A，B，C，
　　其中ZZD為工頻變化量整定阻抗，按定值單即為1.4Ω；UZ為動作門坎，取故障前工作電壓的記憶量，即正常運行時系統相電壓；△Uop為整定阻抗處工頻電壓量變化量；Uф、Iф為故障時保護安裝處電壓、電流，對祥東線東平變側即為9.6V、-1.663A；K為零序補償系數，按定值單為0.671；3I0為自產零序電流，按故障錄波為4.641A。將以上數據代入方程得：Uopф＝9.6－（－1.663+0.671×4.641）×1.4=7.57V，則︱△Uop︱=︱Uop-Uopф︱=︱UZ-Uopф︱<UZ=57.7，故東平變RCS-902A、RCS-931AM工頻變化量距離繼電器不滿足動作條件，不動作。
　　因為祥周變是電源端，東平變是純負荷端，故祥東線A相接地時，流入東平變的祥東線電流，A相是零序電流（大部分正序電流已在接地點流入大地，還有少量正序電流流入東平變），BC兩相是負荷電流外加A相零序電流對BC兩相的零序互感電流分量。因此，東平變祥東線RCS-902A、RCS-931AM保護裝置只是監測到A相電流發生改變，變為零序電流，但工頻變化量距離繼電器使用的是正序電流。由于東平變祥東線A相的正序電流為0，其RCS-902A、RCS-931AM工頻變化量距離繼電器不能進行故障判斷，故未動作。
　　二、東平變側RCS-902A、RCS-931AM接地距離保護為何不動作？
　　與東平變祥東線RCS-902A、RCS-931AM工頻變化量距離保護相似，其接地距離繼電器也是使用正序電壓電流和零序電流進行正反方向故障判斷的。流入東平變祥東線RCS-902A、RCS-931AM的A相電流是零序電流，其相位超前零序電壓90°，但零序電壓與A相正序電壓相位相反，故零序電流滯后A相正序電壓約90°。這個零序電流是流入東平變母線的，對于接地距離繼電器，可看成滯后A相正序電壓90°的接地故障“正序”電流，故屬于接地距離保護正方向動作范圍。
　　單相接地故障時:故障電壓Uф=m×Iф×Zzdpn×(1+K)，ф＝A，B，C。
　　其中Zzdpn為距離保護整定阻抗，按定值單，接地距離Ⅰ段為1.22Ω、0S，接地距離Ⅱ段為2.62Ω、2.5S，接地距離Ⅲ段為3.51Ω、3S；Iф為故障時保護安裝處電流，對祥東線東平變側即為1.663A，Uф為Iф產生的電壓，故障錄波實際電壓為9.6V，當Uф小于9.6V時，保護應動作，當Uф大于9.6V時，保護不應動作，；K為零序補償系數，按定值單為0.671；m為可靠系數，m為0.95時應可靠動作，m為1.05時應可靠不動作。將以上數據代入方程得：
　　對于接地距離Ⅰ段，當m為0.95時，Uф＝m×Iф×Zzdpn×(1+K)=0.95×1.663×1.22×(1+0.671)=3.22V<9.6V，當m為1.05時Uф＝3.55V<9.6V。故接地距離Ⅰ段可靠不動作。
　　對于接地距離Ⅱ段，當m為0.95時，Uф＝m×Iф×Zzdpn×(1+K)=0.95×1.663×2.62×(1+0.671)=6.92V<9.6V，當m為1.05時Uф＝7.65V<9.6V。故接地距離Ⅱ段可靠不動作。
　　對于接地距離Ⅲ段，當m為0.95時，Uф＝m×Iф×Zzdpn×(1+K)=0.95×1.663×3.51×(1+0.671)=9.26V<9.6V，當m為1.05時Uф＝10.24V>9.6V。但接地距離Ⅲ段時限為3S，故接地距離Ⅲ段可靠不動作。
　　又因為RCS-902A、RCS-931AM保護裝置均無接地距離Ⅳ段，由以上分析，祥東線A相接地故障時，東平變RCS-902A、RCS-931AM裝置接地距離保護判為正方向，但故障電流不大且時限不滿足動作條件，能可靠不動作。
　　三、東平變側RCS-902A縱聯零序保護為何動作？
　　祥東線跳閘時，故障類型屬于區內故障，接地點產生的零序電壓最高，祥周變和東平變的主變220kV中性點均接地運行，故零序電流由故障點向兩個主變中性點流動。這可以用零序阻抗來解釋：東平變可看成純負荷，祥周變可看成是主電源，故障測距以祥周為準（因東平變無其他電源，不能提供故障電流，流進東平變的祥東線電流為BC兩相負荷電流和A相零序電流），祥東線全長49.77公里，祥東線祥東側故障測距9.9公里。故障點零序電壓，等于祥東線祥東側零序電流乘以故障點至祥東變的零序阻抗，等于祥東線東平側零序電流乘以故障點至東平變的零序阻抗。故可推算出通過祥周主變220kV中性點的零序電流為20.65A，通過東平220kV主變中性點的零序電流為4.61A。
　　在大電流接地系統中，線路故障時，零序電流是由故障線路流向母線，零序功率方向是也由線路流向母線。RCS-902A的零序方向繼電器的正反方向元件（F0+、F0-）由零序功率P0（P0由線路流向母線時為正，由母線流向線路時為負）決定。故祥東線東平變側RCS-902A零序正方向元件動作。這也可由零序方向判據解釋：“P0由3U0和3I0*ZD的乘積獲得（3U0和3I0為自產零序電壓電流，ZD是幅值為1相角為78゜的相量），P0>0時F0-動作；P0<-1伏安（IN=5A）或P0<-0.2伏安（IN=1A）時F0+動作。縱聯零序保護的正方向元件由零序方向比較過流元件和F0+的與門輸出，而縱聯零序保護的反方向元件由零序起動過流元件和F0-的與門輸出。”因祥東線路故障時，零序電流是由線路流入東平變母線的，故其P0=3U0*（-3I0*ZD）=3U0*（-3I0*1*∠78°）=-3U0*3I0*cos78°=-53.7*4.641*cos78°<-1伏安，且有零序電流大于定值單的0.79A，兩條件滿足，縱聯零序保護的正方向元件動作，則不發閉鎖信號，且收不到對側的閉鎖信號，允許縱聯零序保護保護動作。
　　四、東平變側RCS-902A縱聯距離保護為何動作？
　　東平變側RCS-902A已投弱饋功能，縱聯距離保護的反方向距離繼電器“僅在保護投退控制字‘弱電側’=1時才投入”，“在弱電側，當距離方向和零序正反方向元件均不動作時，若反方向距離繼電器動作，則判為反方向故障，若反方向距離繼電器不動作，則不認為是反方向故障。”由第二大點分析可以知道接地距離繼電器判為正方向，由第三大點分析可以知道零序方向繼電器也判為正方向，故東平變側RCS-902A縱聯距離保護不發閉鎖信號，允許對側保護動作跳閘。
　　結論：
　　220kV祥東線東平變側RCS-902A、RCS-931AM裝置保護動作正確。因為祥周變為主電源，東平變為純負荷，祥東線A相接地時，東平變側不能向故障點提供功率，致使保護測距、故障錄波測距與祥東線東平變側有出入，對于現行東平變220kV運行方式，這是難以避免的。但保護裝置和故障錄波裝置能將故障量記錄下來，這些信息和祥周變保護動作情況、故障錄波數據一起，對學習分析故障、保護裝置特性都有好處的。