(华能上海石洞口第二电厂 200072)
摘要：某电厂6kV母线采用了导引线纵联差动保护。本文主要分析了其适用范围和工作原理。针对该厂一次导引线保护误动，本文选取动作发生时的波形图，并通过采样分析法、模拟试验法，重点阐述了其故障排查过程，并提出解决措施。
关键词：导引线保护；误动；采样分析；模拟试验
导引线纵联差动保护借助导引线电缆，直接比较线路两端电流的幅值和相位，以判别区内、外短路，达到全线快速切除故障的目的。因其具有能快速反应区内各种故障的特点，在短线路和重要线路中经常作为主保护。本文主要分析导引线保护工作原理，并以某电厂一次导引线误动事件为例，分析故障排除措施及解决方案。
1 导引线保护原理
保护装置由电流量形成单元、比较单元和隔离单元组成。一般规定电流量形成单元通过电流互感器将输入的三相电流变成参与两端比较的单相电气量，以减少导引电缆的使用芯数。本侧形成的电气量与对侧同一电气量在比较单元中实现相互比较并按电流差动原理工作[1]。
依比较单元的工作方式及两端电流互感器相对极性接法不同而分为环流式与均压式两种。同极性接法的为环流式。在正常运行与本线路外部故障时两端综合变流器二次侧经导引电统流过循环电流，故称环流式，保护依两侧差电流而动作。反极性接法的为均压式。在正常运行或外部故障时两端综合变流器的二次侧电压相同。导引电缆中无电流，故称均压式，保护依两侧电压差而动作[2]。本文主要研究环流式差动保护。
在非故障状态下，线路L两端的每一端流过相同的I（点电流），保护区域的一端电流相对于另一端电流具有相同的水平。两侧电流的差别是线路内故障的确定信号。倘若在线路两端的电流变换器的次级线圈W1、W2 具有相同的比率，它们连接后形成一个流过二次电流i的封闭电气回路，在非故障状态下，在交叉连接的测量元件M中没有电流流过。若在保护区域内有故障发生，则测量元件中流过的电流为i1+i2，这与由线路两端提供的短路电流I1+I2是成比例的。
如果外部故障产生一个巨大的短路电流流过保护区域，电流互感器W1、W2饱和，会产生不平衡电流使测量元件M跳闸[3]。制动特性将防止这种保护误动发生。就线路两端的差动保护来说，制动特性是通过两端电流的幅值相加得到的，即|I1|+|I2|。在发生区外故障时，制动电流IStab远大于差动电流IDiff，制动特性可防止保护误动。
2 故障分析及解决方案
某次运行过程中，该电厂6kV码头A段电源开关、6kV二期码头A段进线开关及3号卸船变1/2 6kV开关跳闸。现场检查为6kV码头A段电源开关的导引线保护动作，3号卸船变1/2 6kV开关零序速断保护动作。最终确认为3号卸船变1/2 6kV开关至3号卸船机6kV配电柜进线闸刀之间电缆绝缘损坏，造成单相接地故障。按照导引线保护的设计原理，对于6kV码头A段电源开关的导引线保护，此次故障中IStab与IDiff方向相反，为区外故障，保护不应动作。
此次动作的保护装置为西门子的7SD6001-4EA00-2DA0。该保护的实现原理为由综合变流器4AM4930将开关电流互感器二次的三相电流转化并输出一个20mA的单相标定和电流。线路两侧以相反的方向在导引线上加入该单相标定和电流I1和I2，此时就在导引线上产生一个环流Ia。
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由公式：
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可以得出结论，差流与环流大小成正比，并通过与本侧标定和电流进行换算，就可求出制动电流。即只要对本侧标定和电流及导引线环流采样，通过计算就可完成差动保护功能。
按照保护动作原理：在正常运行及区外故障时，差动电流为0，即导引线环流几乎为0。而区内故障时，差动电流为两侧故障电流的绝对值的和，即导引线环流为两侧电流绝对值的和。
6kV二期码头A段进线开关导引线保护误动的故障录波如图1所示：
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图1 6kV二期码头A段进线开关导引线保护误动故障录波图
和电流的有效值为1.3，差动电流的有效值为4.1。由于两者在数值上不是两倍关系，即此次故障时，两侧由综合变流器输出的电流幅值不等，不符合CT极性或导引线极性接反而造成保护误动的典型情况。在6kV二期码头A段电源开关复役后，待码头进行卸船时，现场检查保护装置采样读数：I1=19%（本侧和电流），I2=20%（对侧和电流），Id=1%（差流），Ir=45%（制动电流）。在码头电源正常运行时，保护装置未感应到明显的差流。
为进一步查明故障原因，我们分别对码头A段电源及外围6kV进线CT根部加1A电流模拟短路故障，保护装置的采样读数如表1：
表1 各故障类型导引线两端电流采样读数
参考装置保护说明，保护装置各故障类型的标准读数如表2：
表2 各故障类型的标准读数
对照表1、表2可知，外加三相平衡电流时，导引线两端电流采样读数均与标准值接近；外加不平衡电流时，外围6kV码头段电源开关保护装置读数与标准值相近，而码头A段读数存在偏差明显。由此，我们判断保护装置内部出现问题，主要为求和变流器发生故障，导致区外故障时，导引线保护误动作；而在正常运行时，三相电流平衡，装置无法反映出该缺陷。
针对此次故障，我们计划将保护装置升级改造，三相电流直接进装置，利用原有的导引线用数字方式传输两侧的电流信号构成差动保护，减少求和变送器等中间环节，降低装置误动概率。
3 结语
本文主要阐述导引线保护的主要构成及工作原理，并针对一次导引线保护误动，具体分析了故障排查措施，并提出装置改进办法。现阶段，导引线保护装置的集成度越来越高。我们采用三相电流直接进装置，可进一步减少中间环节，降低接线出错率，提高保护的可靠性。
参考文献：
[1] 史建增.关于GDZ型导引线保护装置的试验及其应用[J].首钢科技, 1994(6):15-19.
[2] 陈晓东.电磁场感应和地电位升高对导引线保护的影响[J]. 太原理工大学学报, 2000, 31(1):56-59.
[3] 赵显贵. 导引线保护装置[J]. 电网技术, 1990(2):75.