電力系統(tǒng)中低壓微機線路保護的異常自動重合分析

魏鳴琪，丁 敏

（蘇州供電公司，江蘇蘇州215021）

1 故障事例

電力系統(tǒng)的故障中，大多數(shù)是送電線路的故障（特別是架空線路），電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明架空線路的故障大都是瞬時的，因此，線路保護動作跳開開關(guān)后再進行一次合閘，就可提高供電的可靠性[1]。進入20世紀90年代后，微機保護裝置開始推廣應(yīng)用，繼電保護微機化率已達100%。但多年的現(xiàn)場實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)中低壓線路微機保護（如：LFP-900系列線路微機保護）的控制回路與重合閘回路之間的配合有問題，導(dǎo)致微機線路保護出現(xiàn)多次“異常自動重合”的現(xiàn)象。

事例1：2007年10月28日，蘇州供電公司某110 kV變電站1臺10 kV出線開關(guān)（該開關(guān)為SIEMENS-8BK20手車開關(guān)，保護配置為LFP-966微機線路保護）在線路故障時重合未成，調(diào)度發(fā)令將該開關(guān)置于“試驗”位置（即將線路轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)），值班員在將手車開關(guān)由“工作”位置移至“試驗”位置后開關(guān)即自行合上，保護裝置的保護動作報告為重合閘動作。

事例2：2007年11月1日，蘇州供電公司某220 kV變電站1臺110 kV出線開關(guān)（該開關(guān)為GIS組合電氣開關(guān)，保護配置LFP-941微機線路保護）在線路故障時重合未成，調(diào)度發(fā)令該出線改線路檢修狀態(tài)，值班員在將該單元的線路刀閘拉開后，將GIS匯控柜內(nèi)的“遠方/就地”開關(guān)切至“遠方”時開關(guān)自行合上，保護裝置的保護動作報告亦為重合閘動作。

以上2個事例中，實際動作情況均出現(xiàn)“異常自動重合”現(xiàn)象，為現(xiàn)場工作帶來極大困擾。

2 原因分析

針對上述情況，繼電保護人員結(jié)合現(xiàn)場操作的步驟及微機線路保護的重合閘充、放電條件，進行了詳細的分析。

LFP-966，LFP-941微機線路保護裝置的重合閘充電條件有3個（見圖1）：（1）保護裝置內(nèi)的雙位置繼電器KKJ在合閘狀態(tài)；（2）保護裝置內(nèi)的跳閘位置繼電器TWJ在分閘狀態(tài)；（3）外部無閉鎖重合閘信號。

圖1 LFP-966和LFP-941微機線路保護裝置的重合閘原理

這3個條件為“與”的關(guān)系，只有三者全部滿足，重合閘才會充電。圖1中，KKJ為雙位置繼電器；BC為外部閉鎖合閘開入量；TWJ為分閘位置繼電器；CH為重合閘投退軟壓板；CHJ為重合閘出口中間繼電器；tcd為重合閘充電時間；tch為重合閘延時時間。由此可見，現(xiàn)場運行操作中，必是由于在特定條件下，全部滿足了3個條件，才會出現(xiàn)“異常自動重合”的現(xiàn)象。

事例1中，當(dāng)開關(guān)重合未成后，值班員未將保護的雙位置繼電器KKJ復(fù)位，至使開關(guān)的控制回路在“不對應(yīng)”狀態(tài)（KKJ在合閘狀態(tài)，斷路器在分閘狀態(tài)），當(dāng)手車開關(guān)由“工作”位置移至“試驗”位置過程中，開關(guān)的聯(lián)鎖機構(gòu)位置輔助接點S33斷開，造成TWJ繼電器失磁返回，此時滿足重合閘充電條件，重合閘開始充電，手車開關(guān)到“試驗”位置時（時間超過15 s，重合閘已充好電），S33接點接通，TWJ繼電器勵磁動作，此時滿足重合閘不對應(yīng)啟動條件，重合閘保護動作出口合上開關(guān)（見圖2）。

圖2 SIEMENS-8BK20手車開關(guān)合閘回路圖

圖中，S33為聯(lián)鎖機構(gòu)位置行程接點（試驗、工作位置通）；S1為開關(guān)輔助接點；S3為彈簧儲能接點。

事例2中，當(dāng)開關(guān)重合未成后，值班員亦未將保護的雙位置繼電器KKJ復(fù)位，至使開關(guān)的控制回路在“不對應(yīng)”狀態(tài)。而GIS組合電氣開關(guān)的二次回路設(shè)計，將刀閘的操作切換開關(guān)的接點接在斷路器的控制回路中，這種設(shè)計考慮了就地操作刀閘時可以閉鎖斷路器的操作。因此實際運行中，當(dāng)運行人員操作出線刀閘時，一旦將GIS匯控柜內(nèi)“遠方/就地”切換開關(guān)切至“就地”時，斷路器的合閘回路斷開，造成TWJ失磁返回，此時重合閘開始充電，而操作完出線刀閘后，運行人員將切換開關(guān)切至“遠方”時又接通斷路器的合閘回路，TWJ勵磁動作，此時重合閘充電完成，保護裝置又判斷路器在“不對應(yīng)”狀態(tài)，滿足重合閘不對應(yīng)啟動條件，重合閘保護動作出口合上開關(guān)。

而在正常遙控、手動分開斷路器時，KKJ繼電器被復(fù)位（分閘狀態(tài)），重合閘不能充電，無論TWJ如何動作，不能滿足重合閘充電條件，也就不會出現(xiàn)“自動重合”的現(xiàn)象了。

3 解決方案

根據(jù)以上分析，解釋了斷路器在特定條件下發(fā)生“異常自動重合”現(xiàn)象的原因。據(jù)此分析，結(jié)合現(xiàn)場情況，繼電保護人員提出了4種解決方案：

（1）運行人員在發(fā)生斷路器保護動作跳閘、重合不成后調(diào)整斷路器狀態(tài)時，必須先用人工方式對微機線路保護的雙位置繼電器KKJ進行復(fù)位，使微機線路保護的重合閘不能充電，再進行其他的操作；

（2）運行人員在發(fā)生斷路器保護動作跳閘、重合不成后調(diào)整斷路器狀態(tài)時，必須先將保護裝置的直流電源斷開，操作結(jié)束后再恢復(fù)保護裝置的直流電源；

（3）考慮將保護裝置的TWJ、HWJ繼電器的常閉接點串接后作為閉鎖重合閘保護的開入量接入保護，在控制回路斷線時閉鎖重合閘，但保護裝置的備用接點中無符合此要求的接點，不能實現(xiàn)；

（4）聯(lián)系廠家修改保護程序，將充電條件的第二條改為由合閘位置繼電器HWJ判別，但改動已成熟運行的保護裝置內(nèi)部程序，是否會對其他保護的正確性和可靠性造成影響，難以評估。且蘇州供電公司此類保護線路數(shù)量眾多，即使能夠改動，但執(zhí)行時間長，實施難度也大。

經(jīng)過比較，可行的為第一條方案，繼電保護人員將造成微機線路保護在特定條件下發(fā)生“異常自動重合”的原因給運行人員做了詳盡的分析，公司運行部門亦梳理了所有特定條件下會出現(xiàn)“異常自動重合”現(xiàn)象的線路，并修改現(xiàn)場運行規(guī)程，明確規(guī)定了操作步驟。

通過規(guī)范操作步驟的方法，一舉解決了中、低壓線路微機保護控制回路與重合閘回路之間存在的配合問題，經(jīng)過實際運行，該措施是有效的。目前，公司此類線路保護均運行正常，且在特定條件下均再未出現(xiàn)“異常自動重合”現(xiàn)象。

[1]高永昌.電力系統(tǒng)繼電保護[M].北京：水利電力出版社，1990.