摘要：发电厂作为电力网的主电源其安全稳定运行对整个电力系统的安全稳定运行起着举足轻重的作用。现以某发电厂220kV高压出线发生两相短路故障为例，以短路电流和故障时母线残压计算为基础，简要分析故障时线路保护的动作行为以及发生故障时对发电厂机组安全稳定运行的影响。
关键词：相间短路，母线残压，故障录波，低压穿越
0 引言
电力输电线路发生故障时，视故障点的位置不同、故障的类型不同、电力系统的运行方式不同，对电力系统产生的影响也有所不同[1-4]。为此，电力工作者也做出了大量的研究分析，但是，大多数的研究分析将重点放在对电力输电网的影响上，而对于电源即发电厂影响的研究分析却不多。其实，当电力系统发生相间短路，特别是发电厂近端线路发生相间短路时，故障切除前，发电厂母线电压大幅降低，此时的母线残压对发电厂安全稳定运行产生的影响是不容忽视的。
1 设备概况
某发电厂一期共两台机组，容量均为350MW，两台主变压器联接组别均为Y/△-11，两台高厂变联接组别均为△/Y-1，一台起备变联接组别为Y/Y-12，所有低厂变联接组别均为Y/△-11。一期220kV升压站采用双母线主接线方式，升压站共6条线路出线。本文所涉及到的220kV线路为其中一条通秀2666线。
2 线路跳闸事件经过
2017年6月6日17时38分19秒，某厂一期主控室220kV厂用模拟盘通秀2666线“931A保护动作”、“103B保护动作”、“第一组线圈跳闸”、“第二组线圈跳闸”、光字牌声光报警，通秀2666线开关跳闸，开关绿灯闪光，有功、无功、电流指示突变为零。
检查通秀2666线路保护装置及就地柜，情况如下：
2.1 通秀2666线路931超高压线路保护装置“跳A”、“跳B”、“跳C”灯亮，操作箱“TA”、“TB”、“TC”灯亮。
2.2 通秀2666线路103B超高压线路保护装置“跳A”、“跳B”、“跳C”灯亮，失灵启动“跳相邻/跳其他”启动掉牌。
2.3 一期220kV升压站通秀2666线路就地柜，通秀2666开关在分位，指示正确，无其他异常情况。
3 线路保护动作情况分析
3.1 短路电流计算
某电厂一期220kV升压站共6条出线，事故时#1、#2机均处于运行状态,事故时故障线路保护测距11.81km，测距阻抗，转换到一次侧阻抗值为（通秀2666线路PT变比为220kV/100V，CT变比为1200A/5A）。
短路计算时，以S=100MVA，U=220kV为基准，则
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根据以上数据，参照2015年江苏省继电保护定值计算用等值阻抗，分别计算了故障时的系统正序和负序阻抗。则：；
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通秀2666线为AB相间短路故障，AB两相短路的边界条件为：,,
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用对称分量法分析可得：，，
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根据以上条件，可作出AB两相短路的复合序网图以及AB两相短路时三相电流的各序分量向量图，如下：
图1 AB相间短路时复合序网图和电流关系向量图
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其中，、为A相正、负序电流，、为B相正、负序电流，、为C相正、负序电流
由上图分析可求得：
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则A、B两相计算故障电流
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根据RCS-931A保护记录,故障时A相、B相电流实际为38.62A，转换为一次值为由于短路电流计算时默认为AB两相发生的是纯金属性故障，而实际发生AB两相短路时往往不会是纯金属性短路，所以短路电流的计算值往往会比实际值大。
3.2 220kV母线残压计算
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220kV母线残压：
AB相间故障时A、B、C三相母线电压各序分量图如下：
图2 母线电压向量图
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由母线电压向量图可知：
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即A、B两相母线电压降为原来的64.6左右，C相母线电压变为原来的98.81％通过查看发变组故障录波器可知，发生故障时A、B两相实际残压约为58.2％，C相母线电压降为原来98.8％左右。计算值与实际值相符。
3.3 保护动作行为评价
①通秀2666线路南瑞RCS-931A保护装置保护动作行为分析
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图3 通秀2666线路南瑞RCS931A保护装置保护动作录波图
故障绝对时间：2017-06-06 17：38：19.968
18ms 电流差动保护动作
31ms 距离I段动作
48ms 远方启动跳闸
故障距离12.1km、相别AB、相电流38.62A、零序电流0.57A、差动电流107.6A
结论：人机界面报文中动作相、动作相对时间、动作元件、故障电流与录波波形基本一致，保护装置可靠动作。
②通秀2666线路四方CSC-103B保护动作行为评价
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图4 通秀2666线路四方103B保护装置保护动作录波图
故障绝对时间：2017-06-06 17：38：19.970
4ms 保护启动
13ms分相差动出口 I=71.5A I=71A I=0.054A 跳ABC相
16ms闭锁重合闸
16ms三跳闭锁重合闸。
三相差动电流 I=110.5A I=110.0A I=0.1079A
三相制动电流 I=30.13A I=32.5A I=3.250A。
测距11.81km、AB相；17：38：19.999 远方跳闸开入；17：38：20.003 闭锁重合闸开入；17：38：21.034 低气压闭锁重合闸
结论：人机界面报文中动作相、动作相对时间、动作元件、故障电流与录波波形基本一致，保护装置可靠动作。需要关注的是，在线路发生相间短路故障，开关三相跳闸后出现“低气压闭锁重合闸”报警，经分析可能的原因为：一期220kV通秀2666线路空压机压缩机起动压力为18.6bar，闭锁重合闸压力为18bar。当通秀2666开关在动作前空气压力就稍偏低，但尚未达到空压机自启动值18.6bar，开关动作后空气压力实际下降至闭锁值18bar以下，出现“低气压闭锁重合闸”报警，空压机打压后，该报警消失。
4 通秀2666相间故障对某厂机组运行的影响
4.1 220kV一、二期所有线路保护均起动
某厂220kV一二期所有线路均属于华东220kV等级电网的相邻线路，通秀2666线路故障时，瞬时的短路电流会对相邻线路运行产生一定的影响，造成相邻线路运行电流产生波动，从而导致相邻线路保护因电流变化量而起动。
4.2 一期6kV CS1/CS2备自投装置告警
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图5 通秀2666线路AB相间故障时6kV CS1/CS2母线电压波形
从波形图中可知，AB相间短路时6kV CS1/CS2 A相、B相母线电压降为约原来的55％，而备自投的工作/备用母线有压定值均为80％，所以备自投充电条件不满足，备自投放电，装置告警。
4.3 400V部分马控电机负载跳闸
一期220kV通秀2666线路AB相间故障跳闸时，引起下列公用系统马控跳闸：
OMCC4母线上的制冷机A、冷水泵B；
OMCC6母线上的主控楼#1、#2机组循环风机、400V/6kV开关室南、北侧空调风机；
OB9/OB10母线上的网控楼南、北侧空调风机；
BBCS2母线上的仪用空压机G，其控制电源由OMCC4母线供电；
某厂6kV低厂变为Y/△-11接线，通秀2666线路AB相间故障时400V母线各电压关系如下：
图6 低厂变高低压侧母线电压向量图
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通过计算可知，通秀2666线路相间故障时，400V母线AB、AC线电压将降为原来的0.8889÷1.732=51.3%，因公用段相关马控电动机控制回路中，电机自保持接触器控制电源取自AB线电压，接触器因AB线电压下降较多失磁脱扣返回，从而导致以上所列马控电机负载跳闸，以上跳闸设备重新启动后均运行正常。
4.4 #1，#2机组吸风机A、吸风机B变频器报警
通秀2666线路发生AB相间故障时，通过查看#1、#2发变组故障录波器的故障录波可知一期单元段6kV A、B相母线电压均有所下降（降为正常运行时的70%左右），某厂#1，#2机组吸风机变频器低电压穿越能力为当电压瞬间波动降至约75%以下时，变频器进入瞬停等待自恢复状态，3s内若工作电压恢复，变频器恢复运行，若3s后工作电压仍未达到75%以上，则变频器跳闸，而其余变频器低电压瞬停值为65%，因此线路故障后，#1，#2机组吸风机变频器出现了报警，其余正常。
4.5 对励磁系统的影响
通秀2666线路发生AB相间故障跳闸后，检修人员对#2机励磁系统进行检查，人机界面未出现任何装置告警及事件记录。经分析认为，励磁系统在PT断线60mS后才起动告警，而PT断线在持续50mS后恢复正常，同时，励磁电流并没有达到强励电流动作定值，所以，#2机励磁系统无告警，动作行为正确。
5 结束语：
通过本文的分析可知当发电厂220kV高压出线发生两相短路故障时，除了对电力网的运行会产影响外，其对发电厂机组的运行产生的影响也是不容忽视的。两相短路故障期间会造成厂用母线电压下降，如果存在6kV重要辅机变频器的低压穿越能力不足、400V重要辅机马达瞬时断电不能自启动等问题时，都会使这些重要辅机马达跳闸，从而对机组运行产生严重影响，甚至酿成跳机事故。因此我们必须从各方着手去克服这些问题，从而保证发电机组以及电力系统的安全稳定运行。
参考文献：
[1]DL/T 559-94.220-500kV电网继电保护装置运行整定规程[S].
[2]江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京:中国电力出版社.2006.
[3]崔家佩等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京:中国电力出版社.2003.
[4]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社.2015.