TA断线对纵差保护造成的误动分析及改进措施

【摘 要】本文针对现场运行中的差动保护RCS931，结合实际分析TA断线时保护装置存在的一些不足，提出一些改进建议，并对TA断线闭锁差动保护功能投退选择进行简要探讨。

【关键词】纵差保护；TA断线；误动作

1 电流互感器断线对线路保护影响的分析

某220kV的变电站发生过RCS931差动保护误动作的现象，说明光纤纵差保护存在一些瑕疵，下面以南瑞RCS931为例，对TA断线后发生区内和区外故障时保护的动作情况进行分析。

光纤纵差保护主要是通过计算差动电流Id和制动电流Ir的相位和幅值，并根据计算结果来判断是区内还是区外故障来实现保护正确动作的。对于长距离高压输电线的分相电流差动保护，则因线路分布电容电流大，并联电抗器电流以及短路电流中非周期分量使电流互感器饱和等原因，在外部短路时可能引起的不平衡电流大，必须采用某种制动方式，才能保证保护不误动。

现场系统接线图如上图所示，正常运行时XX站XX线发生TA断线，该侧差动电流和制动电流都是TA未断线一侧的负荷电流，差动电流与制动电流是相等的，满足Id>0.75Ir ，而差动继电器的启动电流Iqd又是躲不过最大负荷电流的，工作点将落在比率制动特性的动作区，XX侧差动继电器将会动作，发“差动动作”允许信号给xxA侧，因xxA侧线路TA正常，该侧无差流，保护不启动，XX侧接收不到对侧的“差动动作”允许信号，同时保护装置检测到的电压不会发生变化，则证明XX侧发生TA断线而非区内故障。

关于TA断线是否闭锁差动保护的问题，两种选择各有利弊，主要从系统稳定和安全方面考虑：

（1）TA断线闭锁差动保护，防止保护装置误动，一般认为一次设备出现故障时继电保护必须正确动作，而一次设备未出现故障或异常时不应动作，否则就算保护拒动或误动。因此TA二次回路属于继电保护的构成部分，二次回路故障对电网运行是无碍的，断线应闭锁保护出口，选择报警而非跳闸，以免造成不必要的突然停电和影响系统稳定，检查清楚后再作抢修或停电处理。

（2）TA断线不闭锁差动保护，保护有可能误动作，但TA二次开路，可能会产生高电压，引起部分绝缘薄弱处以及开路点过热，进一步发展为威胁人身及设备的安全事故；并且TA断线难以在设备运行中处理，需停电检修，如果电网结构比较完善早停电利大于弊。

（3）TA断线不能瞬时闭锁光纤纵差保护的原因分析

只要TA断线不能瞬时闭锁光纤纵差保护，当发生区外故障时，光纤纵差保护就会误动作。如果TA断线瞬时闭锁光纤纵差保护，之后又发生区内故障，光纤纵差保护会拒动，如果发生的是对称性故障，且故障点超出距离Ⅰ段的保护范围，线路将失去全线速动的主保护，这时只能由上级线路或Ⅱ段保护来延时动作断开故障线路，会造成事故范围的扩大。并且根据反措要求，保护设计时的动作原则侧重于防止拒动，同时TA断线瞬时又发生区外故障发生概率非常小，所以厂家一般不考虑TA断线后瞬时闭锁光纤纵差保护，而把侧重点放在TA断线后光纤纵差保护能否可靠动作上。

TA断线的判据一般根据零序电流，而在电力系统出现不对称运行时也可能产生零序电流，如线路三相运行参数不同而引起的不对称运行；单相重合闸过程中的两相运行；三相重合闸和手动合闸时的三相断路器不同期；母线倒闸操作时断路器与隔离开关并联运行过程或断路器正常环并运行情况下，由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致而出现零序环流，均可能出现零序电流，这对判断TA是否断线难度较大。若零序电流一出现且达到TA断线定值马上闭锁光纤纵差保护，对于不是因TA断线而出现的零序电流，反而会使光纤纵差保护在发生区内故障时需要可靠动作时拒动。

所以TA断线后一般经过大约10s左右才闭锁纵差保护，其目的就是为了通过较长的延时来躲过以上情况出现的零序电流，当经过较长的时间零序电流仍然存在，可判断为TA断线，然后进行光纤纵差保护的闭锁。

2 对TA断线后发生区外故障引起差动保护误动问题的一些建议

对于线路纵差保护虽然TA断线瞬时又发生区外故障的概率比较小，对比较薄弱的单电源线，以及输送功率比较大的线路等，当TA断线时又发生区外故障或反向故障导致纵差保护误动的问题就变得不可忽略。下面就如何解决以上问题提一些建议。

2.1 当出现以下情况时，可考虑不使用光纤纵差保护或用另一套动作原理不同的保护做光纤纵差保护的近后备。

（1）电力网络联系比较薄弱

（2）线路输送功率较大

上述两种情况保护误动对系统的影响比较大，应考虑不使用光纤纵差保护或使用光纤纵差保护，用另一套动作原理与其不同的线路快速保护来作光纤纵差保护的近后备，一旦保护出现差流，立即闭锁纵差保护，用线路的近后备保护来动作于故障。

近后备保护可在下列两种情况下避免光纤纵差保护的不正确动作。

（1）当区内故障时发生TA断线，若光纤纵差保护拒动，这时可以用另一种动作原理与其不同的线路快速保护来快速可靠地动作于线路的区内故障。

（2）当零序电流一出现，立即将光纤纵差保护闭锁，用另一套动作原理与其不同的线路快速保护来判断故障范围，决定是否动作。

以上保护配置可在一定程度上避免光纤纵差保护区外故障时的TA断线误动作。缺点是当TA断线时光纤纵差保护被闭锁，只剩下一套快速保护，因此对线路的另一套快速保护的动作可靠性要求较高。

3 结束语

通过以上分析，光纤纵差保护TA断线时的不正确动作难以解决的主要原因是由于判断TA断线的难度较大，本文从保护配置方面对解决该问题提出了一些建议，没有从根本上解决差动保护误动作的问题，所以我们继保人员平时对电流互感器二次回路的绝缘检查一定要严格。在调试过程中应校验符合断线判据时保护装置可靠闭锁后达到开放定值时会正确动作，保证在有故障时保护不能误闭锁，从而提高系统的可靠性和安全性。

作者简介：

王艳春，女，工程师，主要从事变电站运维工作。