PCS-915母线保护装置适用于220kV及以上电压等级的双母主接线、双母双分主接线、单母分段主接线和单母主接线系统,设有母线差动保护、母联死区保护、分段失灵保护、启动分段失灵以及断路器失灵保护等功能。
下面介绍常规站里PCS-915母线保护装置试验调试方法。
1.交流回路校验(零漂检查、模拟量检查)
交流回路校验的目的是检验屏内的交流回路接线是否正确、装置的采样精度是否满足要求,通过在屏内背面端子排交流端子上,分别通入交流电压、交流电流,检查装置的各CPU采样和极性。
电压采样问题:
①若某相无压——某相电压虚接;
②试验仪器加压时“嘟、嘟”报警——某两相间短路;
③三相电压采样不准,有漂移——N线虚接;
电流采样问题:
①某相电流采样值不正确——某相电流短接;
②试验仪器加电流时,某相电流回路开路灯闪烁及装置采样无流——某相电流开路;
③三相无电流采样——N线虚接;
④电流值为加入值的1/5——装置参数中电流额定值被设置为1A;
⑤本支路电流变小,其他支路有电流——不同支路电流回路之间有短接线。
在进行交流回路校验时需退出屏上所有压板。
2.开关输入检查
检查压板和开入回路连线是否正确,用投/退屏内压板、模拟开入的方式对功能压板状态、模拟盘隔离开关位置、失灵开入、母联开关跳闸位置、母联开关手合接点等开入进行检查。
开入检查:
①开入光耦异常报警——开入电源消失;
②开入量全部为零,投退压板无变化——开入公共端电源消失;
③投入差动保护压板,同时失灵保护也投入——开入量开入端短接。
假设各出线、主变、母联支路变比与基准变比相同。以PCS-915为例,母差保护内置极性方向朝向I母,如下图(截选自PCS-915说明书)
接线时,基本原则是试验仪器的各项电流均按极性端接入各支路电流极性端,即正接。在进行平衡态试验和大小差比率制动试验时,有时需要对几个支路进行接线串接,此时电流角度通过仪器调整。
通过如上图所示继电保护仪的接线方式,试验仪A相加支路1电流A相,B相加母联电流A相、C相加支路2电流A相,按如下方式给母差保护通平衡:
注意,此时“母联互联压板”不能投入,因为投入后保护装置不计算小差差流,存在母联电流计算错误或接线错误,但装置无告警情况。
假设差动启动电流Icdqd=0.9A,投入“母差保护”硬压板、“差动保护”软压板、“差动保护”控制字,模拟断路器处将母联置于合位,将试验仪A相电流加支路1。
当m=1.05倍时,I=1.05×0.9=0.945(A)
当m=0.95倍时,I=0.95×0.9=0.855(A)
为解决不同主接线方式下制动系数灵敏度的问题,比例差动元件的比率制动系数设高低两个定值;大差高值固定取0.5,小差高值固定取0.6;大差低值固定取0.3,小差低值固定取0.5。
当大差高值和小差低值同时动作,或大差低值和小差高值同时动作时,比例差动元件动作。
对于双母主接线,在母联开关断开的情况下,弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够(此时差动保护判大差低值0.3,小差高值0.6);
对于三段母线以上的主接线系统,构成环形母线时,因故障母线可能有电流从母联及分段开关流出,造成小差比率差动元件的灵敏度不够(此时差动保护判大差高值0.5,小差低值0.5)。
为保证复压闭锁条件开放,可降低一相电压。
1.验证大差低值0.3(退出母线互联,投入母联分列)
①验证斜率第一点,I、II母各挂一条支路,支路1上加1∠0°电流,支路2上加1∠180°此时小差差流一直满足动作条件,大差不满足条件。调整支路2电流使母差动作,设母差动作时支路2电流为x:
增大支路2电流至2.1∠180°,此时差动保护动作,跳II母。
②验证斜率第二点,I、II母各挂一条支路,支路1上加2∠0°电流,支路2上加2∠180°此时小差差流一直满足动作条件,大差不满足条件。
增大支路2电流至4.1∠180°,此时差动保护动作,跳I母。
2.验证小差高值0.6(退出母线互联,投入母联分列)
①验证斜率第一点,I母支路1、3,支路1上加1∠0°电流,支路3上加1∠180°,此时差流为0。调整支路3电流使母差动作,设母差动作时支路3电流为x:
增大支路3电流至4.1∠180°,此时差动保护动作,跳I母。
(按上述接线方式,实际小差斜率=大差斜率,当小差高值0.6满足时,大差低值0.3必然满足)
②验证斜率第二点,I母支路1、3,支路1上加2∠0°电流,支路3上加2∠180°,此时差流为0。调整支路3电流使母差动作,设母差动作时支路3电流为x:
增大支路3电流至8.1∠180°,此时差动保护动作,跳I母。
3.验证大差高值0.5(投入母线互联,退出母联分列)
假设故障发生在I母
①验证大差斜率第一点,取大差Ir=2A,则大差Id=2*0.5=1A,即:
此时需同时满足I母小差动作值,即满足小差低值0.5,即:
试验时,支路1挂I母、支路2挂II母,支路1上加0∠0°电流、支路2上加0.5∠0°、母联加0.5∠0°,此时有差流,但未达到动作值。
增大支路1电流至1.6∠0°,此时差动保护动作,跳I母。
②验证大差斜率第二点,取大差Ir=1A,则大差Id=1*0.5=0.5A,即:
此时需同时满足I母小差动作值,即满足小差低值0.5,即:
试验时,支路1挂I母、支路2挂II母,支路1上加0∠0°电流、支路2上加0.25∠0°、母联加0.25∠0°,此时有差流,但未达到动作值。
增大支路1电流至0.85∠0°,此时差动保护动作,跳I母。
4.验证小差低值0.5(投入母线互联,退出母联分列)
假设故障发生在I母
①验证小差斜率第一点,I母支路1、3,支路1上加1∠0°电流,支路3上加1∠180°,此时差流为0。调整支路3电流使母差动作,设母差动作时支路3电流为x:
增大支路3电流至3.1∠180°,此时差动保护动作,跳I母。
(按上述接线方式,实际小差斜率=大差斜率,当小差高值0.5满足时,大差低值0.5同时满足)
②验证斜率第二点,I母支路1、3,支路1上加2∠0°电流,支路3上加2∠180°,此时差流为0。调整支路3电流使母差动作,设母差动作时支路3电流为x:
增大支路3电流至6.1∠180°,此时差动保护动作,跳I母。
PCS-915母线保护装置电压闭锁元件定值受中性点接地/不接地系统影响。
1.当用于中性点直接接地系统时,判据:
判据1:相电压闭锁值Uɸ≤Ubs,其中Ubs=0.7Un
选择“三相电压”为变量,施加动作电流,电压在降至40.4V左右动作。
判据2:零序电压闭锁值3U0≥U0bs,其中U0bs=6V
选择“零序电压”为变量,监视“序分量”小视窗,升至2V左右动作(此时3U0=6V)。
判据3:负序相电压闭锁值U2≥U2bs,其中U2bs=4V
选择“负序电压”为变量,监视“序分量”小视窗,升至4V左右动作。
以上三个判据任一个动作时,电压闭锁元件开放。
2.当用于中性点不接地系统时,需将装置参数“投中性点不接地系统”整定为1,判据:
判据1:线电压闭锁值Ul≤1.732Ubs,其中Ubs=0.7Un
判据2:负序相电压闭锁值U2≥U2bs,其中U2bs=4V
验证方法与中性点接地系统类似,以上两个判据任一个动作时,电压闭锁元件开放。
为防止母联充电至死区故障(故障点位于母联开关与母联TA之间)误跳运行母线,在母联开关充电预备状态下(母联TWJ为1且两母线未全在运行状态),检测到母联合闸开入由0变1,则从大差差动电流起动开始的300ms内闭锁差动跳母线,差动跳母联(分段)则不经延时。
母联TWJ返回大于500ms或母联合闸开入正翻转1s后,母差功能恢复正常。
另外,如果充电过程中母联有流或者母联分列运行软压板投入说明非充电到死区故障情况,立即解除跳母线延时。
I母加母线电压,II母电压不接线,短接母联TWJ节点,故障态模拟测试仪器开出接点接保护装置母联SHJ开入。
逻辑1:本装置母差保护动作/母联过流保护启动母联失灵保护功能
当母差保护动作或母联过流保护动作向母联发跳令后,经整定延时母联电流仍大于母联失灵电流定值时,母联失灵保护经各母线电压闭锁分别跳相应的母线。
逻辑2:外部保护启动本装置的母联失灵保护功能
装置具备外部保护启动本装置的母联失灵保护功能,当装置检测到“母联_三相启动失灵开入”后,经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时,母联失灵保护分别经相应母线电压闭锁后,经母联分段失灵时间切除相应母线上的分段开关及其它所有连接元件。该开入若保持10s不返回,装置报“母联失灵长期启动”,同时退出该启动功能。
设:差动启动电流定值0.9A;母联分段失灵电流定值1A;母联分段失灵时间1s
验证逻辑1:母联失灵保护校验
模拟I母故障,母联失灵保护动作
Ia接母联电流,Ib接I母出线间隔支路1,Ic接I母出线间隔支路3
验证逻辑2:外部启动母联失灵保护校验
Ia接母联电流,电压同时加在两条母线
1.合位死区
若母联开关和母联CT之间发生故障,断路器侧母线跳开后故障仍然存在,正好处于CT侧母线小差的死区,为提高保护动作速度,专设母联死区保护。PCS-915的母联死区保护在差动保护发母联跳令后,母联开关已跳开而母联CT仍有电流,且大差比率差动元件不返回的情况下,经死区动作延时150ms将母联电流退出小差。
设:大差比率制动系数高值:0.5;小差比率制动系数低值:0.5;差动启动电流Icdqd=0.9A。
母联开关合位死区故障是指故障点位于母联开关和母联TA之间,母联TA安装位置会影响先跳哪一段母线。上述试验中,母联TA安装与母联开关靠I母侧,死区部分位于II母保护区内,3ms时刻差动保护动作,跳开母联开关(母联TWJ=1返回),但此时故障仍没有消除(母联CT仍有电流),经合位死区固有延时150ms后(150ms内只要母联没有电流,即中止母联合位死区逻辑),跳开另一段母线。
2.分位死区
为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切除,当两母线处运行状态、母联分列运行软压板投入且母联在跳位时母联电流不计入小差。
设:大差比率制动系数低值:0.3;小差比率制动系数高值:0.6;差动启动电流Icdqd=0.9A,将母联TWJ短接,使TWJ=1,母联分列压板置1。
分位死区保护无延时,只跳开靠母联TA的母线;此时母联TWJ和分列压板必须同时为“1”(母联在跳位时母联电流不计入小差)。
1.变压器/发变组断路器失灵保护
对于主变间隔,当失灵保护检测到失灵启动接点动作时,若该支路的任一相电流大于三相失灵相电流定值,或零序电流大于零序电流定值(或负序电流大于负序电流定值),则经过失灵保护电压闭锁后失灵保护动作跳闸(失灵保护1时限跳母联/分段开关,2时限跳失灵开关所在母线的全部连接支路)。
设:三相失灵相电流定值:3A;失灵零序电流定值:1A;失灵负序电流定值:1A;失灵保护1时限:0.3s;失灵保护2时限:0.5s。
故障状态下,设置该主变支路在母差处“三相启动失灵开入”=1,1时限跳母联,2时限跳该主变所在母线。
母差保护动作后启动主变断路器失灵功能,采用主变内部逻辑实现,在母差保护动作跳开主变所在支路同时,启动该支路的断路器失灵保护。
2.线路断路器失灵保护
逻辑1:分相失灵
对于线路间隔,当失灵保护检测到分相跳闸接点动作时,若该支路的对应相电流大于有流定值门槛(0.04In),且零序电流大于零序电流定值(或负序电流大于负序电流定值),则经过失灵保护电压闭锁后失灵保护动作跳闸;
逻辑2:三相失灵
当失灵保护检测到三相跳闸接点均动作时,若三相电流均大于失灵电流门槛(0.1In)且任一相电流工频变化量动作(引入电流工频变化量元件的目的是防止重负荷线路的负荷电流躲不过三相失灵相电流定值导致电流判据长期开放),则经过失灵保护电压闭锁后失灵保护动作跳闸。
验证逻辑1:分相失灵
设:失灵零序电流定值:1A;失灵负序电流定值:1A;失灵保护1时限:0.3s;失灵保护2时限:0.5s,
继保仪三相输出电流接支路1,继保仪开出支路1间隔A相启动失灵开入接点。
故障状态下,设置支路1间隔A相启动失灵开入=1,1时限跳母联,2时限跳该主变所在母线。
验证逻辑2:三相失灵
设:三相失灵相电流定值:3A;失灵保护1时限:0.3s;失灵保护2时限:0.5s,
继保仪三相输出电流接支路1,继保仪开出支路1间隔三跳启动失灵开入接点,1时限跳母联,2时限跳该支路所在母线。
任一支路失灵开入保持10s不返回,装置报“失灵长期启动”,同时将该支路失灵保护闭锁。
3.分段断路器失灵保护
当母差动作/充电过流保护动作跳分段不返回,且分段有流(>0.04In)两个条件都满足时,去启动另一套母线保护的分段失灵保护。
如上图,分段1失灵时,A母母差启动B母母差分段失灵保护。
当启动分段失灵开入接点动作,经整定延时相应的分段电流仍然大于母联分段失灵电流定值时,分段失灵保护经相应母线电压闭锁后延时母联分段失灵时间切除母联开关及相应母线上所有连接元件。
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