0　引言 　　電力系統的故障是隨機的、多樣化的。傳統保護在簡單故障時，一般都能正確反應；但在復雜故障或特殊故障時，則不盡然，這取決于方案的嚴密性和保護裝置性能等諸多因素。復雜故障、特殊故障雖然幾率不大，但只要遇到一次，若保護拒動，使事故擴大，就有可能造成系統瓦解，致使大面積停電。LFP—900系列保護，由于基本繼電器（工頻變化量系列繼電器，振蕩閉鎖及V1，I0極化的距離繼電器等）的先進原理［1～3］及完善的性能，加上先進的硬件和編程技巧，盡可能考慮到復雜和特殊故障，目前有幾千套LFP—900系列保護在電力系統中運行，經歷過各種故障考驗，其中確實遇到一些復雜故障和特殊故障，都能正確、快速動作。本文僅對運行中遇到的一些復雜故障、特殊故障作些介紹。實際故障報告中，除故障波形外，還有動作元件及其時間的文字敘述，本文僅給出故障錄波圖。圖中Fx，Sx，Ta，Tb，Tc，ch分別為發信、收信、跳A、跳B、跳C、重合，T=-60 ms表示啟動元件動作前60 ms。 [b]1　在振蕩閉鎖期間發生故障的性能 [/b]　　傳統的振蕩閉鎖，在閉鎖期間發生故障，保護拒動或延時動作。在我國歷史上有記載的5次這種故障，其后果或使一個省系統瓦解，或造成一個地區大面積停電，損失慘重。 　　LFP—900系列保護，其中主保護在原理上不需要振蕩閉鎖，距離保護的振蕩閉鎖由4部分組成：①傳統的振蕩閉鎖；②不對稱故障開放元件；③對稱故障開放元件；④非全相期間開放元件。保證在閉鎖期間發生故障不會拒動，振蕩加區外故障也不誤動。 　　例1　廣西天生橋—平果Ⅱ回500 kV線路裝設了LFP—901A保護（允許式），于1997年3月15日23時24分51秒，發生A相接地（簡稱A0）間歇性故障（見圖1）。初期有一擾動，約1周期，啟動元件動作，振蕩閉鎖開放160 ms，約隔180 ms，真正發生了A0故障，主保護立即動作。距離保護的傳統振蕩閉鎖處于閉鎖期間，但有不對稱開放元件，原始記錄距離保護于201 ms（距離保護本身動作時間為21 ms）動作跳閘。證明閉鎖期間發生故障，能正常動作，不會擴大事故。另外，原始記錄工頻變化量阻抗保護、工頻變化量方向高頻保護、零序方向高頻保護快速動作（動作時間小于10 ms）。 　　 圖1　天—平線A相接地故障錄波圖 　　 Fig.1　Fault record of Tianshengqiao—Pingguo line 　　 when ground fault occurs on phase A 　　例2　湖南鳳灘—毛家塘220 kV線路裝設了LFP—901A保護，于1995年6月22日17時42分37秒，發生A0故障（如圖2所示），保護動作跳A相，795 ms重合，故障消失，1 210 ms又發生A0故障（事后巡線檢查為瓷瓶串跌落于地），此時重合加速200 ms已經消失，距離保護傳統振蕩閉鎖處于閉鎖期間，由于有不對稱開放元件動作，原始記錄距離保護于1 238 ms動作于三相跳閘（距離保護本身動作時間28 ms）。再次證明閉鎖期間發生故障，能正常動作，不會延時動作。另外，原始記錄主保護也是快速動作（動作時間小于5 ms）。 　　 圖2　鳳—毛線A相接地故障錄波圖 　 　Fig.2　Fault record of Fengtan—Maojiatang line 　 　when ground fault occurs on phase A [b]2　高電阻接地故障的保護性能 [/b]　　高電阻接地，一般是對樹或對竹放電，初期故障電流很小，對系統危害不大，但故障是逐漸發展的，電流隨之加大，對系統將產生危害，此時應立即動作跳閘。傳統距離保護對高電阻接地故障無能為力，一般由零序電流Ⅲ段延時動作跳閘。LFP—901A保護的工頻變化量方向繼電器和零序方向電流縱聯主保護對高電阻接地故障有較高的靈敏度，能快速動作跳閘，其暫態保護與穩態保護互為補充，而且還有零序電流Ⅲ段作為后備，可以比較完善地對高電阻接地故障作出迅速反應。LFP—901A對高電阻接地故障已經有幾十次的記錄，現選部分各類典型故障介紹如下。 　　例3　湖南鳳灘—毛家塘220 kV線路，裝設了LFP—901A保護，曾多次發生對樹、對竹放電。1995年5月25日12時46分22秒，C相對樹放電（如圖3所示），初期電流很小，啟動元件（3I0）動作后發信，工頻變化量方向元件和零序方向元件靈敏度不夠，不能動作：不停信，有收信信號，閉鎖了保護，至4 755 ms，電流突然增加，工頻變化量方向元件和零序方向元件動作停信，選相元件也能動作，原始記錄縱聯保護（工頻變化量方向高頻保護、零序方向高頻保護）于4 796 ms迅速將故障相（C相）切除。 [align=left] 　　 圖3　鳳—毛線C相對樹放電錄波圖 　 　Fig.3　Fault record of Fengtan—Maojiatang line 　　 when phase C discharges electricity to tree 　　例4　浙江寧波躍尤變，面—尤220 kV線路于1997年8月18日12時54分28秒，發生B相對樹放電，見圖4。故障初期短路電流很小，剛能使啟動元件動作，工頻變化量方向元件和零序方向元件雖然皆動作停信，但選相元件因有最大相電動制動，靈敏度比啟動元件稍低，未動作，不能跳閘。5個周期后，故障發展，電流突增，選相元件動作，原始記錄縱聯保護（工頻變化量方向高頻保護、零序方向高頻保護）于110 ms將故障相（B相）切除。[/align] 　　 圖4　面—尤線B相對樹放電錄波圖 　　 Fig.4　Fault record of Mian—You line 　　 when phase B discharges electricity to tree 　　例5　江西柘林站，柘—斗220 kV線路，1997年5月6日、7日、8日先后對樹放電3次，保護動作情況大同小異，現選其中6日的一次說明如下，見圖5。初期電流非常小，不足以啟動任何元件，故障逐步發展，使零序啟動元件動作（定值0.75 A），發信動作，此時工頻變化量方向元件和零序方向元件因靈敏度不夠皆未動作，不能停信，收信動作閉鎖保護。大約在啟動元件動作后160 ms，電流增大，足以使零序方向元件動作，停信，無收信信號。由于電流是漸變的，此時選相元件不動作，相當于選相失敗，150 ms后應三相跳閘。原始記錄縱聯保護（零序方向高頻保護）動作；后備保護于317 ms三相跳閘。 　　 圖5　柘—斗線對樹放電錄波圖 　　 Fig.5　Fault record of Zhe—Dou line when discharge 　　 to tree occurs 　　例6　天生橋—平果Ⅱ回500 kV線路于1997年1月22日21時53分39秒及23日0時1分31秒先后兩次因農民放火燒山，火光及煙霧造成B0永久故障，現選22日平果側為例，見圖6。電流增大較快，因此啟動元件、工頻變化量方向元件、零序方向元件、選相元件皆能快速動作，原始記錄天生橋側19 ms，平果側24 ms，動作出口，快速切除B相故障。合于故障時，由加速保護切除故障（主保護方式為允許式）。 　　 圖6　天—平線平果側B0永久故障錄波圖 　　 Fig.6　Fault record of Tianshengqiao—Pingguo line 　　 when permanent ground fault occurs on phase B 　　 at Pingguo side [b]3　單側電源線路故障時切除故障的性能 [/b]　　單側電源線路發生單相故障，如果要求快速選相跳閘，傳統保護很難實現，但LFP—902A則能順利實現。 　　例7　廣西沙坡變為無電源側變電站，馬—沙220 kV線路裝設了LFP—901A和LFP—902A保護，1997年10月24日6時45分32秒，發生C相接地故障，沙坡側保護動作情況見圖7，無電源側變壓器中性點接地能提供零序電流（三相電流大小相等，方向相同）。此時啟動元件（I0，ΔIφmax）動作，因原理合理，工頻變化量元件、復合距離元件、零序方向元件、選相元件皆動作，原始記錄縱聯保護（工頻變化量阻抗保護及零序方向高頻保護）以8 ms快速動作出口，將故障相（C相）切除。實踐證實了原設計具有的良好性能。 　　 圖7　馬—沙線C相接地故障錄波圖 　　 Fig.7　Fault record of Ma—Sha line 　　 when ground fault occurs on phase C 　　例8　圖8是沙坡變電站LFP—901A動作情況。啟動元件動作發信，零序方向元件動作停信，但選相元件不能動作（ΔIφφ=0），選相失敗，必須等150 ms后三相跳閘，但LFP—902A在8 ms已動作跳閘。后期程序，對于LFP—901A的無電源側加了低電壓選相，就能按相快速跳閘了，但本套裝置屬早期產品。在圖7上還能說明另一個問題，兩套保護同時投重合閘時，沒有跳閘的保護，由不對應啟動重合閘，不需要其他保護來啟動。LFP—902A于670 ms發合閘命令，LFP—901A于685 ms發合閘命令，相差15 ms，前者由本身保護啟動，動作快，后者由斷路器跳位繼電器不對應啟動，動作稍慢，但不會造成二次重合閘。 　　 圖8　沙坡變電站錄波圖 　　 Fig.8　Fault record of Shapo substation [b]4　單側空充線路運行發生故障時縱聯保護的性能 [/b]　　在傳統保護中，合于故障時有加速保護，但空充線路運行時，對側斷路器尚未合上，縱聯保護尚未投入，若在線路末端發生故障，只好由第Ⅱ段延時動作跳閘，因而無法實現快速切除故障。LFP—900的縱聯保護對這種情況在方案中作了周密安排，也能以較快速度切除故障。 　　例9　天生橋—平果Ⅱ回500 kV線路，1997年3月16日0時3分，0.5 h前發生單相瞬時性故障，天生橋側因TLS—1B元器件故障三跳未合閘，平果側重合上空充線路運行，靠近天生橋側發生B0永久故障（見圖9），LFP—901A在方案中考慮了此種故障，原始記錄允許式縱聯保護（工頻變化量方向高頻保護）以較快速度（54 ms）切除了B相故障，重合于故障，由CF1，CF2加速保護三跳，切除故障。 　　 圖9　天—平線天生橋側B0永久故障錄波圖 　　 Fig.9　Fault record of Tianshengqiao—Pingguo line 　　 when permanent ground fault occurs on phase B 　　 at Tianshengqiao side [b]參考文獻 [/b]　　1　沈國榮.工頻變化量方向繼電器原理的研究.電力系統自動化，1983，7（1） 　　2　戴學安.繼電保護原理的重大突破——綜論工頻變化量繼電器.電力系統自動化，1995，19（1） 　　3　沈國榮，鄧紹龍，朱聲石.區分振蕩與短路的新原理.電力系統自動化，1990，14（1）