引言

電力系統改造工程中一次設備和二次回路不協調,在運行中暴露出斷路器控制與繼電保護重合閘配合的問題:線路發生故障,斷路器經過一次“分—合分”的循環之后,發生非預期再合閘;在綜自站的斷路器檢修期間,停、投控制直流電源時,發生斷路器意外合閘等;繼電保護操作箱與斷路器機構箱防跳回路配合不當造成線路長久性故障,斷路器跳開后合閘回路被斷開的現象等。這些問題分別影響了現場試驗分析工作、延誤系統恢復時間,對斷路器設備的安全和電網的穩定構成了威脅,須采取防范措施,加以解決。

1、斷路器操動機構“壓力低”與斷路器重合閘的配合

斷路器操動機構壓力低閉鎖重合閘的接點經過轉換后,作用于相應的重合閘裝置。該回路對于保護斷路器、避免多次重合是必需的,也是有效的。但由于近幾年來斷路器本體控制回路不斷完善,該回路的重要性卻常常被人們所忽視。有錯誤觀點認為:斷路器合閘回路已串有壓力低閉鎖合閘的接點,就不需要再將“壓力低壓閉鎖重合閘”接點接入保護裝置,因此而帶來了一些問題。

1 . 1 “ 壓 力 低 閉 鎖 重 合 閘 ” 回 路 缺 失 帶 來 的 問 題

1 )斷路器運行中操動機構實際壓力因故低于“重合閘閉鎖”的壓力,此時線路發生故障,“分—合分”的重合閘循環可能損壞斷路器,甚至導致斷路器爆炸。

2)斷路器傳動試驗或者運行中線路發生故障時,斷路器完成一個“分—合分”的操作循環后,操動機構壓力如果低于“合閘閉鎖”或“操作閉鎖”值,斷路器本體控制回路將斷開合閘回路或分、合閘回路,結果是:雖然斷路器在分閘位置,但操作箱跳閘位置繼電器TWJ因合閘回路被斷開而不能動作,重合閘裝置具備了“充電”條件。只要操動機構啟動打壓、壓力恢復至“合閘閉鎖解除”或“操作閉鎖解除”所需的時間長于重合閘裝置“充電”時間(一般為15s),則重合閘裝置即可以“充滿電”。待操動機構壓力恢復、合閘回路接通時,TWJ動作啟動重合閘,經過重合閘延時后就會發出合閘命令,控制斷路器再次合閘。

顯然,上述情形的斷路器再次合閘行為是非預期的,將給斷路器傳動試驗帶來不必要的混亂;而在線路發生長久性故障的情況下,重合閘和線路保護交替動作,則會造成斷路器循環合、跳的現象,是極其危險的。

1 . 2 斷 路 器 與 繼 電 保 護 控 制 回 路 整 改 原 則

1.2.1 線路斷路器“壓力低閉鎖重合閘”回路

1 ) 線路斷路器應提供操動機構“壓力低閉鎖重合閘”觸點。“合閘閉鎖”斷開合閘回路,或者“操作閉鎖”斷開合、分閘回路的作用均不能代替“壓力低閉鎖重合閘”的作用。

2)斷路器操動機構“壓力低閉鎖重合閘”的觸點應經操作箱轉換后接至對應斷路器重合閘裝置的“機構壓力低”端子。

3)雙母線接線斷路器隨線路保護而雙重化配置的重合閘,“壓力低閉鎖重合閘”回路應分別接入。

4)操作箱內壓力觸點轉換繼電器應具有延時特性,或者重合閘裝置本身應具備對“機構壓力低”延時確認的功能,以保證斷路器偷跳時能夠可靠重合。

5)操作箱內的“壓力低閉鎖重合觸點”轉換繼電器宜以常閉型觸點的方式接入重合閘的回路。

6 ) 對于分相操作斷路器, 分相操動機構壓力低閉鎖重合閘采用“或門”邏輯,即任一相操動機構壓力低均閉鎖重合閘。

7)線路間隔斷路器液壓、氣動操動機構的“壓力低閉鎖重合閘”觸點應閉鎖相應的重合閘裝置。無此觸點的可以采用“壓力低閉鎖合閘”觸點代替;斷路器操動機構與繼電保護控制回路的協調與配合彈簧操動機構的可采用“彈簧未儲能”觸點代替。

1.2.2 重合閘裝置不能區分斷路器單、三相跳閘的處理線路間隔分相操作斷路器的重合閘裝置如不能可靠區分斷路器單、三相跳閘,為防止“單重”方式下斷路器三相跳閘后誤重合,應將“單重”方式把手觸點與三相跳閘位置觸點串聯后接至閉鎖重合閘的回路。

1.2.3 SF6斷路器的SF6氣體壓力的閉鎖方式

SF6斷路器的SF6氣體壓力低應接入閉鎖合、分閘的回路,但不接入閉鎖重合閘的回路。考慮到SF6氣體壓力低該種缺陷的不可自愈性,基于簡化二次回路的原則,并計及分相閉鎖合、分閘回路時SF6氣體壓力低閉鎖重合閘帶來的上述負面影響,SF6氣體壓力低不接入閉鎖重合閘的回路。

1.2.4 斷路器控制回路閉鎖方式的實現

基于簡化二次回路、提高可靠性的考慮,斷路器操動機構壓力低和SF6斷路器的SF6氣體壓力低閉鎖的合、分閘回路,優先采用斷路器機構箱內就地閉鎖的方式。

2、保護操作箱與斷路器操動機構“防跳”功能的協調工作

2 . 1 操 作 箱 防 跳 和 機 構 箱 防 跳 特 性 的 分 析 比 較

1)操作箱防跳由跳閘控制回路啟動,其防跳繼電器的動作時間應小于斷路器跳閘線圈勵磁到斷路器跳開,其常閉輔助觸點接通(具備合閘條件)的時間。操作箱內防跳繼電器還兼有跳閘保持的作用。機構內斷路器常開輔助觸點啟動,其動作時間應小于斷路器合閘過程中該常開輔助觸點閉合至斷路器隨即跳閘、常閉輔助觸點接通(具備合閘條件)的時間。機構箱內防跳繼電器的動作時間配合裕度相對較大。

2)操作箱內防跳繼電器由于不便于引用機構箱內斷路器輔助觸點而采用跳閘回路啟動,合閘回路保持的方式,有的為同一繼電器電流線圈啟動、電壓線圈保持的方式,2組線圈極性需要配合。機構內的防跳繼電器用斷路器常開輔助觸點啟動,防跳繼電器為單線圈、自保持方式,不存在極性問題。

2 . 2 使用中存在的主要問題

繼電保護操作箱的TWJ線圈回路與機構箱中防跳繼電器線圈構成的串聯回路造成合令收回后機構內防跳繼電器不返回,合閘回路一直被斷開,只有人為斷開斷路器控制直流電源后才能將跳閘回路接通。由于如上原因,在運行中曾出現線路長久性故障重合不成功,再手合斷路器而拒合的現象,延誤了系統恢復的時間。在圖1中,斷路器機構箱中的防跳繼電器52Y與操作箱內TWJ回路串聯分壓后的電壓超過了防跳繼電器52Y的返回電壓,合閘命令撤銷后,防跳繼電器52Y依然不返回,從而斷開了合閘回路。此時,只有通過人為斷開斷路器控制電源,合閘回路才恢復接通。

2 . 3 防跳功能的解決方案

2.3.1 僅使用操作箱內的防跳功能

采用操作箱TBJ防跳功能,取消機構箱內防跳功能。需要將機構箱內合閘回路控制回路中的防跳繼電器常閉接點短接,使得合閘回路不受機構箱內防跳繼電器的控制。此外,由于操作箱中TWJ與機構箱內防跳繼電器線圈回路串聯保持,除造成機構箱內防跳繼電器不返回外,還可能造成操作箱內TWJ動作后不返回,進而影響保護裝置和重合閘的邏輯。因此,還需要將機構箱內防跳繼電器線圈回路斷開或將防跳繼電器拆除。

2.3.2 僅使用機構箱的防跳功能

采用機構箱內TBJ防跳功能,取消操作箱52Y防跳功能。在操作箱內將合閘控制回路中TBJ防跳繼電器的常閉接點兩端通過引出端子短接。為解決在TWJ回路與機構內防跳繼電器不返回的問題,應在TWJ繼電器線圈回路串入防跳繼電器的常閉接點。

2.3.3 同時使用操作箱和機構箱的防跳功能

為使得機構箱內防跳繼電器能夠正確返回,同時保留操作箱內TWJ的功能,可采取如下措施之一:方案1):在TWJ回路中串入防跳繼電器的常閉觸點。方案2):將TWJ回路單獨摘出,直接接至斷路器機構箱內常閉輔助觸點。

2.3.4 防跳方案的比較分析

方案2.3.1僅需要在機構箱內改線。方案2.3.2在操作箱加設短接線、同時將機構箱內觸點引至操作箱。方案2.3.31)需要將機構箱內觸點引至操作箱;2.3.32)則變更操作箱TWJ回路接線,并增加其至機構箱的二次線。從減少對典型二次線改造的角度看,應首先推薦方案2.3.1。如果考慮進一步提高防跳功能的冗余度,可采用方案2.3.3。從合閘控制回路的整體分析看,經過雙重接點的防跳功能對合閘回路可靠性的影響幾乎可以不計。如采用雙操作箱,因兩操作箱相互獨立,不能實現箱一跳/合閘與箱二合/跳閘交叉閉鎖,機構箱內的防跳功能必須保留,只能選用方案2.3.2或方案2.3.3。

3、線路保護帶斷路器傳動試驗中保護出口與斷路器動作的時序配合

現場進行線路保護帶斷路器傳動試驗中,通常采用如下方法:將測試儀輸出交流量接入保護裝置,保護裝置備用跳閘觸點、合閘觸點反饋至測試儀。常現如下問題:單重方式下,模擬單相長久性故障時,*終結果故障相斷路器還在合位、其余兩相在跳位;三重方式下,結果三相斷路器*終在合位。原因如下:

**次故障,保護發跳閘令跳開斷路器,測試儀輸出的故障量被保護跳令撤銷;裝置重合令一發出,控制試驗儀即輸出**次故障量,保護發**跳令,在此期間,跳開相的斷路器尚未重合到位、輔助觸點未完成轉換,跳閘回路不通,而在跳開斷路器重合到位之前,試驗儀輸出的**次故障量又被保護**跳令控制撤銷,保護跳閘令因故障量消失而返回,導致故障相斷路器*后在非預期的合閘狀態。而在實際運行中,斷路器重合后到位,才可能再故障,斷路器跳開后、故障才消失,保護跳閘令才返回。針對上述問題,可采取如下改進措施:

1)在試驗儀內模擬斷路器合閘時間,保護重合令反饋后到測試儀后,經此延時再輸出故障量。

2)采用三相合閘位置繼電器常開接點串聯后,再與重合閘觸點串接控制測試儀輸出長久性故障量。

3)試驗中在跳令發出之后、重合令發出之前,人工斷開備用跳閘出口至試驗儀器的連接。

4、結論

1)為了保護斷路器、防止斷路器非預期重合,線路間隔斷路器操動機構壓力低閉鎖重合閘回路是必需的,不能由其它閉鎖回路代替。

2)線路間隔斷路器操動機構壓力低閉鎖重合閘回路應經繼電保護操作箱轉換、以延時返回的常閉觸點的方式接入對應重合閘裝置的“機構壓力低”回路。

3 )斷路器防跳躍功能宜采用繼電保護操作箱內的方式。

4)線路保護帶實際斷路器進行傳動試驗方法必須考慮斷路器動作與繼電保護跳、合閘命令的時序配合。