3 許營變電站220kV母差保護停用時的母線故障系統(tǒng)穩(wěn)定性?
由于階段式保護的零秒保護段按躲過本線的對端母線整定，線路的高頻保護只在線路內(nèi)部故障時才起作用，而母線在其保護范圍之外。因此，220kV母差保護停用時，母線故障要靠本變電站所有出線的對側(cè)延時段保護動作跳閘。對許營變電站而言，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)的延時段保護動作切除故障。系統(tǒng)為無檢修正常運行方式下，許營母線故障時，其出線對端有規(guī)定靈敏度的保護段動作時間見表1。?
在上安和衡水電廠1號機檢修邢石斷面潮流為38萬kW方式下，設(shè)許營母線發(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，部分機組的功角搖擺曲線見圖2。若許營母線發(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，其部分機組的功角搖擺曲線見圖3。在穩(wěn)定計算中設(shè)定的保護切除時間均比保護實際動作時間短，在這種情況下系統(tǒng)已經(jīng)失去穩(wěn)定，因此，若按實際保護無母差時系統(tǒng)穩(wěn)定運行存在問題。?
4 合理調(diào)整繼電保護動作行為提高無母差的母線故障系統(tǒng)穩(wěn)定性
《220～500kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程》只要求：雙母線接線方式，母差保護停用時，考慮當發(fā)生母線單相接地故障，由母線對側(cè)的線路后備保護延時段動作跳閘時，電網(wǎng)不會失去穩(wěn)定。故在此只就無母差時，母線單相接地故障情況進行分析。?
4.1系統(tǒng)穩(wěn)定對繼電保護動作行為的要求?
應該說保持一個合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，繼電保護快速有選擇性地切除故障是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的首要條件，安全自動裝置正確動作是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的最后防線。因此，在母差保護停用時要提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性也應先從前兩個方面入手，考慮如何使故障切除時，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化盡可能小。?
在母差保護正常運行時，母線故障發(fā)生后，保護只有選擇地將有故障的那一排母線切除，而另一無故障的母線及其所連設(shè)備均保持正常運行。若合理安排母線方式，此時本站在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中所處的位置不會發(fā)生特別大的變化，故障造成的負荷轉(zhuǎn)移也相應較輕，電網(wǎng)一般能夠保持穩(wěn)定運行。因此若母差保護停用時，也力求只切除故障母線，使另一無故障母線正常運行，將有助于提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，系統(tǒng)穩(wěn)定計算的結(jié)果也證實了這一點。在計算過程中，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端保護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kW，許營任何一排母線故障，系統(tǒng)均能保持穩(wěn)定運行。從圖4所示的機組功角搖擺曲線上可以看出，功角擺動范圍不大，而且是漸進收斂趨勢。圖5為定蠡線潮流波動曲線，從中可見蠡線潮流沒有發(fā)生方向性變化，也是向一種漸進穩(wěn)定的狀態(tài)發(fā)展。由此可見，繼電保護若按前述設(shè)定的動作行為切除故障，將可以使許營站無母差時系統(tǒng)運行不失穩(wěn)。?
許營母線故障時，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)定運行。所以說，故障切除時電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同變化，對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響很大，在今后的電網(wǎng)運行管理中還有很多值得研究的問題。?
4.2合理整定繼電保護定值，以實現(xiàn)預期動作行為?
由于無母差時的母線故障靠其出線的對端保護動作跳閘，若使這些線路保護能區(qū)分與它相連的對端母線是否有故障，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)保護定值的整定原則?
母聯(lián)開關(guān)一般配有過流式充電保護，利用此保護中的零序過流元件并增加短延時構(gòu)成所需保護。其電流定值整定應保證躲過最大負荷產(chǎn)生的不平衡電流，對本母線的接地故障有足夠的靈敏度(以不小于1.5為宜)，以使其在母線無故障時不誤動，有故障時能可靠地動作。其延時的整定應考慮在本站出線或相鄰變電站的設(shè)備有故障時，靠故障設(shè)備自身的零秒保護動作切除故障，本母聯(lián)開關(guān)不跳閘，實現(xiàn)只有本站母線故障才將雙母線解列的目的。故母聯(lián)保護延時t=t1＋t2＋t3，t1為故障設(shè)備瞬動保護固有動作時間及開關(guān)分閘時間，t2為母聯(lián)時間繼電器的誤差，t3為裕度。大量故障錄波數(shù)據(jù)表明，t1一般不大于0.07s；采用高精度時間繼電器，可使延時較短時，t2不大于0.02s；t3取0.10s。因此t=0.07s＋0.02s＋0.10s=0.19s，實際可取0.2s。按上述原則及表2中短路計算結(jié)果，可將保護定值整定為500A，0.2s。?
4.2.2出線對端階段式零序過流保護定值的整定原則?
若要實現(xiàn)母聯(lián)跳開后，只有與故障母線相連的線路對端保護動作跳閘，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，過流元件定值必須在母聯(lián)跳開后對故障母線有足夠的靈敏度。線路長度小于50km，靈敏度不小于1.5；線路長50～200km，靈敏度不小于1.4；線路長度超過200km，靈敏度不小于1.3。?
b.出線與非故障母線相連時，過流元件定值還必須?
在母聯(lián)跳開后可靠返回。一般返回系數(shù)不低于0.85。?
c.延時元件的定值應考慮與母聯(lián)開關(guān)的定值配合，較其增加一可靠的時間級差。延時還不能大于系統(tǒng)穩(wěn)定要求的故障切除時間。?
根據(jù)上述原則，結(jié)合正常方式的短路計算結(jié)果，整定出了臨時零序保護定值，列于表2中。從臨時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)整即可實現(xiàn)臨時保護。?
按照上述原則整定母聯(lián)及相關(guān)線路的保護定值，能可靠地實現(xiàn)穩(wěn)定要求的繼電保護動作行為。因此，臨時調(diào)整保護定值，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性的措施是可行的。使用了臨時保護定值后，要求相關(guān)設(shè)備的速動保護必須可靠運行，否則一旦發(fā)生故障，母聯(lián)會出現(xiàn)不希望的跳閘，使雙母線解列，原通過母聯(lián)的潮流發(fā)生轉(zhuǎn)移?？梢哉{(diào)整潮流，使通過母聯(lián)的潮流被控制在盡可能小的狀態(tài)，以減輕母聯(lián)跳開時的潮流轉(zhuǎn)移。由于現(xiàn)運行的220kV線路都配置了雙套全線速動保護，故障時其全部拒動的可能性極小，故母聯(lián)發(fā)生不必要的跳閘的幾率也很小。因此，本文提出的方案無較大的不利影響。?
