淺談GEL30與F650保護(hù)裝置的保護(hù)功能

熊鑫

【摘要】保護(hù)裝置在供電系統(tǒng)中處于核心位置，其主要作用是1.實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)的電流、電壓、功率等參數(shù);2.實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)嗦菲?、隔離開(kāi)關(guān)的狀態(tài);3.在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或發(fā)出指令使斷路器跳閘，以實(shí)現(xiàn)快速、靈敏、可靠、有選擇的切除故障點(diǎn)，避免故障范圍擴(kuò)大。隨著電力電子技術(shù)與通訊技術(shù)的快速發(fā)展，如今的保護(hù)裝置均能實(shí)現(xiàn)電流選跳功能，即通過(guò)保護(hù)裝置之間的信息傳遞、比較和邏輯編程判斷故障點(diǎn)，不需時(shí)間配合，實(shí)現(xiàn)快速切除故障點(diǎn)的新型保護(hù)。本文主要介紹了GE的L30和F650兩種保護(hù)裝置的保護(hù)功能。

【關(guān)鍵詞】保護(hù)裝置：電流選跳;L30;F650;保護(hù)校驗(yàn)

引言

L30和F650是GE.美國(guó)通用電氣公司（General ElectricCompany）研發(fā)的兩款保護(hù)裝置。L30主要用于電纜線路的差動(dòng)保護(hù)，F(xiàn)650主要作為L(zhǎng)30的后備保護(hù)或作為饋線或母聯(lián)的主保護(hù)。

一、L30保護(hù)功能

（一）差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)是比較輸入兩個(gè)電流互感器的電流矢量差，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的動(dòng)作值時(shí)啟動(dòng)動(dòng)作元件。在地鐵供電系統(tǒng)中主要用于保護(hù)區(qū)間環(huán)網(wǎng)電纜;主變至所內(nèi)的電纜和主變壓器的主保護(hù)。是供電系統(tǒng)的主保護(hù)。

由圖1可知，根據(jù)基爾霍夫定律，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)或故障出現(xiàn)在102B和101B間之外的電纜上時(shí)，101B和102B的流互采集的電流大小相等，方向相同，兩者電流比較沒(méi)有差異，所以差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)環(huán)網(wǎng)區(qū)間A處出現(xiàn)短路故障時(shí)，102B可以檢測(cè)到電流變大，方向不變，101B相對(duì)于102B是負(fù)荷側(cè)，A點(diǎn)短路時(shí)，其電流大小、方向均為零，那么兩者電流會(huì)出現(xiàn)明顯差異，并超出設(shè)定值，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)斷路器。

（二）差動(dòng)后備保護(hù)

差動(dòng)后備保護(hù)即為差動(dòng)保護(hù)的后備保護(hù)。如圖2，當(dāng)環(huán)網(wǎng)電纜A點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，102B和其對(duì)側(cè)101B差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)101B和102B。但由于某些原因，本站的102B差動(dòng)動(dòng)作后，斷路器并未跳開(kāi)，仍處于合閘位。那么此時(shí)，本站的101B將會(huì)檢測(cè)到故障電流，此時(shí)正好滿足;本柜零流、過(guò)流啟動(dòng);出線差動(dòng)動(dòng)作兩個(gè)條件，所以本站101B的差動(dòng)后備會(huì)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的切除。

（三）光纖通訊中斷保護(hù)

光纖中斷后備保護(hù)光纖后備保護(hù)也可看做一種差動(dòng)保護(hù)的后備保護(hù)。電纜兩端的保護(hù)裝置是通過(guò)光纖來(lái)傳遞各自電流信息，再進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)做東，但當(dāng)光纖通訊中斷時(shí)，兩個(gè)保護(hù)裝置之間無(wú)法進(jìn)行信息交換，差動(dòng)保護(hù)也就不起作用。若此時(shí)區(qū)間環(huán)網(wǎng)發(fā)生短路故障，本站的出線光纖通訊中斷保護(hù)會(huì)動(dòng)作，切除故障點(diǎn)。

（四）母主保護(hù)

如圖3所示，母主保護(hù)主要是保護(hù)進(jìn)出線、饋線、母聯(lián)等流互的母線側(cè)母排，其通過(guò)饋線過(guò)流、零流不啟動(dòng);出線線過(guò)流、零流不啟動(dòng);母聯(lián)過(guò)流、零流不啟動(dòng);進(jìn)線過(guò)流、零流不啟動(dòng)。將故障點(diǎn)限制在母排上。即當(dāng)系統(tǒng)正常時(shí)，母排上出現(xiàn)故障時(shí)，只有母主保護(hù)會(huì)動(dòng)作。

（五）母主后備保護(hù)

母主后備保護(hù)即：母主保護(hù)的后備保護(hù)。由圖4可知，當(dāng)本站母排出現(xiàn)短路時(shí)，本站的101A斷路器母主保護(hù)會(huì)動(dòng)作，并向上一站的出現(xiàn)發(fā)送此信號(hào)，但由于某些原因101A斷路器并未跳開(kāi)，那么母排上的故障點(diǎn)并未切除。此時(shí)上一站的102B接收到光纖對(duì)側(cè)（即101A）母主動(dòng)作，又因101A斷路器未跳開(kāi)，上一站的102B能夠檢測(cè)到零流、過(guò)流信號(hào)，所以兩者綜合102B的母后備保護(hù)會(huì)動(dòng)作并跳開(kāi)102B斷路器，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的切除。

如圖5所示，當(dāng)A點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，104A檢測(cè)到故障電流，其過(guò)流、零流或速斷保護(hù)會(huì)動(dòng)作，保護(hù)發(fā)出指令，斷路器跳開(kāi)，故障切除，同時(shí)給101A、102A、103發(fā)送保護(hù)啟動(dòng)信號(hào)。若104A保護(hù)動(dòng)作后，斷路器并未跳開(kāi)，那么故障點(diǎn)一直無(wú)法切除，此時(shí)101A會(huì)檢測(cè)到故障電流，且接收到饋線保護(hù)裝置傳來(lái)的保護(hù)啟動(dòng)信號(hào)，那么101A的饋線后備保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)101A斷路器，切除故障點(diǎn)。

二、F650保護(hù)功能

（一）差動(dòng)裝置異常后備保護(hù)

L30差動(dòng)裝置發(fā)生異常保護(hù)無(wú)法正常運(yùn)行的情況由F650保護(hù)裝置作為后備保護(hù)進(jìn)行保護(hù)跳閘。當(dāng)短路故障發(fā)生時(shí)，F(xiàn)650通過(guò)檢測(cè)過(guò)流信號(hào)或者零序電流信號(hào)判斷故障電流并延時(shí)動(dòng)作。

（二）母聯(lián)過(guò)流一段、零序一段保護(hù)

如圖6所示，在一段母線支援二段供電的情況下，母聯(lián)過(guò)流一段、零序一段作為二段母線的母線主保護(hù)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，當(dāng)二段母線A點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，母聯(lián)柜103檢測(cè)到故障電流，其過(guò)流、零流保護(hù)啟動(dòng)，同時(shí)饋線柜104A、104B沒(méi)有檢測(cè)到過(guò)流信號(hào)和零序信號(hào)，一段環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)101A檢測(cè)到過(guò)流信號(hào)和零序電流信號(hào)，二段環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)101B沒(méi)有檢測(cè)到過(guò)流信號(hào)和零序電流信號(hào)，103保護(hù)裝置判斷為二段母線短路故障同時(shí)跳開(kāi)母聯(lián)斷路器進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，保證了繼電保護(hù)的選擇性。

（三）反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、零序電流保護(hù)

1.反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的曲線特征是動(dòng)作電流越大時(shí)間越小，動(dòng)作電流越小時(shí)間越大。動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)間可以有若干個(gè)數(shù)據(jù)。

2.電流速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)是二段式保護(hù)按照線路負(fù)荷和線路最大短路電流進(jìn)行動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定。

3.零序電流保護(hù)是保護(hù)裝置檢測(cè)到零序分量進(jìn)行動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定，主要是由于在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下是沒(méi)有零序電流分量的。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，L30、F650保護(hù)裝置是作為線路、設(shè)備的主保護(hù)或者后備保護(hù)來(lái)動(dòng)作的，其保護(hù)的原理和邏輯是需要判斷其他相關(guān)設(shè)備的電流或電壓?jiǎn)?dòng)信號(hào)的，在進(jìn)行保護(hù)校驗(yàn)時(shí)，對(duì)保護(hù)原理和邏輯的掌握就顯得尤為重要了。本文總結(jié)了L30與F650保護(hù)裝置的保護(hù)原理，以便和大家共同探討學(xué)習(xí)。