基于新能源场站PT断线致距离保护误动的分析及优化方案

基于新能源场站PT断线致距离保护误动的分析及优化方案

刘玉柱

（中广核新能源投资（深圳）有限公司山西分公司    山西省 太原市030000）

【摘要】：线路保护为了防止PT二次回路断线造成距离保护误动，线路保护装置设置了PT断线闭锁距离保护功能，在PT失压后可靠闭锁距离保护。但距离保护在PT失压过程中依然存在误动的可能。本文通过实际案例并经模拟试验分析PT二次回路失压致距离保护误动原因，并提出优化方案。

【关键词】：PT断线、距离保护、继电保护

1.前言

因PT二次侧失压1.25s后才能闭锁“距离保护”，开放“PT断线相过流保护”、“PT断线零序过流保护”。对于新能源场站，通过一定措施将负荷电流限制在一范围内或通过一定措施减少甚至避免电压互感器二次侧空开跳闸均可有效避免PT断线引起的线路保护距离保护误动风险。

2.事件描述

2.1事件经过

2022年06月24日15时00分26秒，某公司某风电场110kV线保护装置NSR-304报“相间距离I段保护动作” ，110kV线101开关跳闸。同时升压站监控后台报“110kV PT空开分位”、“故障录波装置启动录波”等信号。

2.2跳闸前运行方式：

110kV 1号主变运行、110kV 送出线路运行、35kV SVG支路运行、35kV FC支路运行、35kV 集电I线运行、35kV 集电II线运行、35kV 集电III线运行、35kV 集电IV线运行、35kV站用变运行。

2.3天气情况：

晴天,风速4m/s。

2.4跳闸后现场检查情况

2.4.1经现场检查发现110kV PT端子箱保护用PT空开（3P）跳闸；

2.4.2经现场检查发现110kV PT端子箱保护用PT空开负载侧不存在短路、接地情况。

2.4.3经现场巡视110kV线路及101间隔一次设备未发现明显故障点。

3.原因分析

2022年08月下旬，某公司相关技术人员在某风电场全场停电期间对该次PT断线致距离保护误动事件进行了相关现场检查及模拟试验。

3.1录波图分析（线路CT变比：1200/1）

3.1.1110kV PT断线前，110kV送出线路负荷电流20A(一次值)；

3.1.2110kV PT断线后，110kV送出线路101开关跳闸前，线路电流120A（一次值）。

3.1.3110kV PT断线后, 110kV送出线路电流由20A变为120A是由于35kV SVG装置无功补偿而来。

3.1.4 110kV电压互感器二次失压73ms后，110kV送出线路101开关跳闸，送出线路保护装置NSR-304报“相间距离I段保护动作”。

3.1.5 110kV线路101开关跳闸后，35kV电压经过630ms才降至“0”V，检查发现35kV FC电容器支路未设置“低电压保护”。101开关跳闸后，FC电容器支路未能及时从35kV母线切除。

3.2装置说明书PT断线判断逻辑：

PT 断线监视功能只在没有启动元件启动情况下投入。正常运行条件下，保护装置持续监视母线三相电压的矢量和，如果大于8V 且没有启动元件动作，1.25s 后保护装置会发出“PT 断线” 的告警信息。如果母线三相电压的矢量和小于8V 但是正序电压小于33.3V，1.25s 后保护装置会发出“PT断线”的告警信息。PT 断线时，退出距离保护，自动投入PT 断线过流保护，PT 断线时零序过流保护Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段取消方向但不闭锁保护，零序Ⅰ段是否退出受[PT 断线退出零序Ⅰ段]控制字控制。当母线三相电压恢复到正常条件后，延时10s“PT 断线”告警信息复归，“PT 断线”指示灯灭。

3.3模拟试验

（PT断线后，101开关跳闸前110kV送出线路电流120A，CT变比:1200/1）

试验1:通过状态序列模块模拟110kV PT三相失压试验，检验距离保护动作情况

状态：空载状态，持续12S，待PT断线复归。

状态：110kV电压互感器三相失压，负荷电流120A

试验结果：110kV送出线路保护装置NSR-304报“相间距离I段保护动作”，主变高压侧101开关跳闸。

试验2:通过状态序列模块模拟110kV PT单相失压，检验距离保护动作情况

状态：空载状态，持续12S，待PT断线复归。

状态：110kV电压互感器单相失压，负荷电流120A

试验结果：线路保护装置NSR-304报“距离I段保护动作”，主变高压侧101开关跳闸。

试验3：通过状态序列模拟110kV PT失压（1.25s后），检查距离保护动作情况。

试验方法：不加电压，断路器合位，装置报出“PT断线信号 ”，直接加故障量（大于PT断线零序过流定值或相过流定值）。

试验结果：距离保护未动作，PT断线零序过流保护动作。与装置说明书阐述一致。

试验4：通过状态序列模块模拟110kV PT单相失压，一定负荷电流的情况下距离保护会不会误动作情况(测试动作边界)

状态：空载状态，持续12S，PT断线复归。

状态：110kV电压互感器单相失压，测试距离I段动作边界。

试验结果：PT断线时负荷电流小于0.09A时，线路保护装置NSR-304未动作，主变高压侧101开关未跳闸。说明PT断线时刻，若当时负荷电流不超一定值时，距离保护不会误动作。

3.4试验结论：

通过模拟试验发现电压互感器二次侧不管是单相失压，还是三相失压，只有负荷电流达到一定值时，PT二次侧失压后“距离I段保护”均动作。电压互感器二次侧失压1.25s后才能闭锁“距离保护”，开放“PT断线相过流保护”、“PT断线零序过流保护”。与装置说明书阐述一致。另外， 如果PT断线时刻负荷电流不超一定值时，距离保护也不会误动作。

4.优化方案

4.1经现场检查发现110kV PT就地端子箱内电压互感器二次空使用的是3P空开。按照电压互感器二次回路设计规范要求，在配置电压互感器二次侧所用保险器时，一定要使用分离式自动开关或熔断器，以避免出现电压互感器二次电缆回路单相负载故障导致继电保护二次系统的三相电压同时消失，从而引起保护装置误跳闸。与设计规定不符，110kV PT就地端子箱内电压互感器二次空开应改用单P型空开。

4.2现场检查发现电压互感器二次空开选用“SD型”辅助触点，建议使用“OF”型辅助触点。因为“SD型”辅助触点仅在空开因过载、短路、接地、漏电或按下测试按钮等情况下脱扣时接点状态发生变化；而“OF”型辅助触点只是指示断路器分合闸状态，空开跳闸、送电漏合时辅助触点均动作，后台都可及时发现。

4.3现场检查发现电压互感器二次空开与辅助触点装配欠佳，建议电压互感器二次空开与辅助触点选型一致且装配牢固可靠。

4.4现场检查发现电压互感器就地端子箱每组二次绕组中性点均未经放电间隙或氧化锌阀片接地，建议电压互感器每组二次绕组分别经放电间隙或氧化锌阀片接地，并应定期检查放电间隙或氧化锌阀片，防止造成电压二次回路出现多点接地。（《十八项电网重大反事故措施》15.6.4.2）

4.5按照《并网风电场继电保护配置及整定技术规范》及调度规程要求，35kV电容器支路增设低电压保护功能，35kV母线失压后，FC电容器支路须及时切出。

4.6如果SVG容量满足电压调节的要求，建议将FC支路退出运行，降低110kV送出线路负荷电流。一定程度上可降低因PT断线致线路距离保护误动的风险。

总之，通过模拟试验发现电压互感器二次侧不管是单相失压，还是三相失压，只要负荷电流达到一定值时，PT二次侧失压后“距离I段保护”均动作。电压互感器二次侧失压1.25s后才能闭锁“距离保护”，开放“PT断线相过流保护”、“PT断线零序过流保护”。对于新能源场站，通过一定措施将负荷电流限制在一范围内或通过一定措施减少甚至避免电压互感器二次侧空开跳闸均可有效避免PT断线引起的线路保护距离保护误动风险。

参考文献：

[1]国电南瑞科技股份有限公司《NSR-304系列高压线路保护装置技术使用说明书》；

[2]《十八项电网重大反事故措施》（2018版）；

[3]DL/T 1631-2016 并网风电场继电保护配置及整定技术规范

[4]昂立继电保护测试仪使用手册；

[5]现场继电保护定值单。