3　許營(yíng)變電站220kV母差保護(hù)停用時(shí)的母線故障系統(tǒng)穩(wěn)定性?

　　由于階段式保護(hù)的零秒保護(hù)段按躲過(guò)本線的對(duì)端母線整定，線路的高頻保護(hù)只在線路內(nèi)部故障時(shí)才起作用，而母線在其保護(hù)范圍之外。因此，220kV母差保護(hù)停用時(shí)，母線故障要靠本變電站所有出線的對(duì)側(cè)延時(shí)段保護(hù)動(dòng)作跳閘。對(duì)許營(yíng)變電站而言，要靠許常Ⅰ、Ⅱ線常山側(cè)、銅許Ⅰ、Ⅱ線銅冶側(cè)、范許線羊范側(cè)、許里線王里側(cè)及王許線王段側(cè)的延時(shí)段保護(hù)動(dòng)作切除故障。系統(tǒng)為無(wú)檢修正常運(yùn)行方式下，許營(yíng)母線故障時(shí)，其出線對(duì)端有規(guī)定靈敏度的保護(hù)段動(dòng)作時(shí)間見表1。?

　　在上安和衡水電廠1號(hào)機(jī)檢修邢石斷面潮流為38萬(wàn)kW方式下，設(shè)許營(yíng)母線發(fā)生兩相短路，于0.45s故障切除。在此情況下，系統(tǒng)已失去穩(wěn)定，部分機(jī)組的功角搖擺曲線見圖2。若許營(yíng)母線發(fā)生單相接地短路，于0.65s故障切除，系統(tǒng)也要失去穩(wěn)定，其部分機(jī)組的功角搖擺曲線見圖3。在穩(wěn)定計(jì)算中設(shè)定的保護(hù)切除時(shí)間均比保護(hù)實(shí)際動(dòng)作時(shí)間短，在這種情況下系統(tǒng)已經(jīng)失去穩(wěn)定，因此，若按實(shí)際保護(hù)無(wú)母差時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行存在問(wèn)題。?

　　4　合理調(diào)整繼電保護(hù)動(dòng)作行為提高無(wú)母差的母線故障系統(tǒng)穩(wěn)定性

　　《220～500kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》只要求：雙母線接線方式，母差保護(hù)停用時(shí)，考慮當(dāng)發(fā)生母線單相接地故障，由母線對(duì)側(cè)的線路后備保護(hù)延時(shí)段動(dòng)作跳閘時(shí)，電網(wǎng)不會(huì)失去穩(wěn)定。故在此只就無(wú)母差時(shí)，母線單相接地故障情況進(jìn)行分析。?

　　4.1系統(tǒng)穩(wěn)定對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作行為的要求?

　　應(yīng)該說(shuō)保持一個(gè)合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，繼電保護(hù)快速有選擇性地切除故障是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的首要條件，安全自動(dòng)裝置正確動(dòng)作是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的最后防線。因此，在母差保護(hù)停用時(shí)要提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性也應(yīng)先從前兩個(gè)方面入手，考慮如何使故障切除時(shí)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化盡可能小。?

　　在母差保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)，母線故障發(fā)生后，保護(hù)只有選擇地將有故障的那一排母線切除，而另一無(wú)故障的母線及其所連設(shè)備均保持正常運(yùn)行。若合理安排母線方式，此時(shí)本站在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中所處的位置不會(huì)發(fā)生特別大的變化，故障造成的負(fù)荷轉(zhuǎn)移也相應(yīng)較輕，電網(wǎng)一般能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行。因此若母差保護(hù)停用時(shí)，也力求只切除故障母線，使另一無(wú)故障母線正常運(yùn)行，將有助于提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算的結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。在計(jì)算過(guò)程中，將故障切除順序設(shè)定為：0.35s母聯(lián)開關(guān)跳開，與故障母線相連的線路對(duì)端保護(hù)0.95s將開關(guān)跳開，非故障那排母線不被切除。邢石斷面潮流仍為38萬(wàn)kW，許營(yíng)任何一排母線故障，系統(tǒng)均能保持穩(wěn)定運(yùn)行。從圖4所示的機(jī)組功角搖擺曲線上可以看出，功角擺動(dòng)范圍不大，而且是漸進(jìn)收斂趨勢(shì)。圖5為定蠡線潮流波動(dòng)曲線，從中可見蠡線潮流沒(méi)有發(fā)生方向性變化，也是向一種漸進(jìn)穩(wěn)定的狀態(tài)發(fā)展。由此可見，繼電保護(hù)若按前述設(shè)定的動(dòng)作行為切除故障，將可以使許營(yíng)站無(wú)母差時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行不失穩(wěn)。?

　　許營(yíng)母線故障時(shí)，0.65s把雙母線全部切除，系統(tǒng)失穩(wěn)，而故障持續(xù)到0.95s，只故障的一條母線切除，系統(tǒng)卻可以保持穩(wěn)定運(yùn)行。所以說(shuō)，故障切除時(shí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同變化，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響很大，在今后的電網(wǎng)運(yùn)行管理中還有很多值得研究的問(wèn)題。?

　　4.2合理整定繼電保護(hù)定值，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期動(dòng)作行為?

　　由于無(wú)母差時(shí)的母線故障靠其出線的對(duì)端保護(hù)動(dòng)作跳閘，若使這些線路保護(hù)能區(qū)分與它相連的對(duì)端母線是否有故障，只能靠母聯(lián)開關(guān)先跳閘，將非故障母線與故障母線分開。?

　　4.2.1母聯(lián)開關(guān)保護(hù)定值的整定原則?

　　母聯(lián)開關(guān)一般配有過(guò)流式充電保護(hù)，利用此保護(hù)中的零序過(guò)流元件并增加短延時(shí)構(gòu)成所需保護(hù)。其電流定值整定應(yīng)保證躲過(guò)最大負(fù)荷產(chǎn)生的不平衡電流，對(duì)本母線的接地故障有足夠的靈敏度(以不小于1.5為宜)，以使其在母線無(wú)故障時(shí)不誤動(dòng)，有故障時(shí)能可靠地動(dòng)作。其延時(shí)的整定應(yīng)考慮在本站出線或相鄰變電站的設(shè)備有故障時(shí)，靠故障設(shè)備自身的零秒保護(hù)動(dòng)作切除故障，本母聯(lián)開關(guān)不跳閘，實(shí)現(xiàn)只有本站母線故障才將雙母線解列的目的。故母聯(lián)保護(hù)延時(shí)t=t1＋t2＋t3，t1為故障設(shè)備瞬動(dòng)保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間及開關(guān)分閘時(shí)間，t2為母聯(lián)時(shí)間繼電器的誤差，t3為裕度。大量故障錄波數(shù)據(jù)表明，t1一般不大于0.07s；采用高精度時(shí)間繼電器，可使延時(shí)較短時(shí)，t2不大于0.02s；t3取0.10s。因此t=0.07s＋0.02s＋0.10s=0.19s，實(shí)際可取0.2s。按上述原則及表2中短路計(jì)算結(jié)果，可將保護(hù)定值整定為500A，0.2s。?

　　4.2.2出線對(duì)端階段式零序過(guò)流保護(hù)定值的整定原則?

　　若要實(shí)現(xiàn)母聯(lián)跳開后，只有與故障母線相連的線路對(duì)端保護(hù)動(dòng)作跳閘，其定值整定就必須滿足下列原則要求：?

　　a.出線與故障母線相連時(shí)，過(guò)流元件定值必須在母聯(lián)跳開后對(duì)故障母線有足夠的靈敏度。線路長(zhǎng)度小于50km，靈敏度不小于1.5；線路長(zhǎng)50～200km，靈敏度不小于1.4；線路長(zhǎng)度超過(guò)200km，靈敏度不小于1.3。?

　　b.出線與非故障母線相連時(shí)，過(guò)流元件定值還必須?

　　在母聯(lián)跳開后可靠返回。一般返回系數(shù)不低于0.85。?

　　c.延時(shí)元件的定值應(yīng)考慮與母聯(lián)開關(guān)的定值配合，較其增加一可靠的時(shí)間級(jí)差。延時(shí)還不能大于系統(tǒng)穩(wěn)定要求的故障切除時(shí)間。?

　　根據(jù)上述原則，結(jié)合正常方式的短路計(jì)算結(jié)果，整定出了臨時(shí)零序保護(hù)定值，列于表2中。從臨時(shí)定值與原有定值的比較中可以發(fā)現(xiàn)，將表2中后五條線路的Ⅱ段定值調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)臨時(shí)保護(hù)。?

　　按照上述原則整定母聯(lián)及相關(guān)線路的保護(hù)定值，能可靠地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定要求的繼電保護(hù)動(dòng)作行為。因此，臨時(shí)調(diào)整保護(hù)定值，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的措施是可行的。使用了臨時(shí)保護(hù)定值后，要求相關(guān)設(shè)備的速動(dòng)保護(hù)必須可靠運(yùn)行，否則一旦發(fā)生故障，母聯(lián)會(huì)出現(xiàn)不希望的跳閘，使雙母線解列，原通過(guò)母聯(lián)的潮流發(fā)生轉(zhuǎn)移。可以調(diào)整潮流，使通過(guò)母聯(lián)的潮流被控制在盡可能小的狀態(tài)，以減輕母聯(lián)跳開時(shí)的潮流轉(zhuǎn)移。由于現(xiàn)運(yùn)行的220kV線路都配置了雙套全線速動(dòng)保護(hù)，故障時(shí)其全部拒動(dòng)的可能性極小，故母聯(lián)發(fā)生不必要的跳閘的幾率也很小。因此，本文提出的方案無(wú)較大的不利影響。?