220 kV斷路器非全相保護(hù)異常動作分析

耿克強(qiáng)，由 建

(石家莊供電公司，石家莊 050051)

在220 kV及以上電壓等級的電網(wǎng)中，普遍采用分相操作斷路器。由于設(shè)備質(zhì)量、操作不規(guī)范等原因，運(yùn)行中可能出現(xiàn)三相斷路器動作不一致的異常狀態(tài)，即非全相運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)時，系統(tǒng)中出現(xiàn)的負(fù)序、零序等分量對電氣設(shè)備會造成一定損害，因此必須裝設(shè)斷路器非全相保護(hù)。以下針對某變電站247斷路器內(nèi)非全相保護(hù)動作引起的多次跳合現(xiàn)象進(jìn)行分析。

1 非全相保護(hù)動作情況

1.1 動作過程

某變電站247斷路器送電時，當(dāng)投入247斷路器二次控制回路直流保險后，發(fā)現(xiàn)三相斷路器位置指示信號為U相紅燈閃爍、V相和W相綠燈平光，“非全相保護(hù)動作”光字牌點(diǎn)亮。當(dāng)斷開247斷路器，上述異?，F(xiàn)象無法消除，此后“控制回路斷線”、“彈簧未儲能”光字牌點(diǎn)亮。當(dāng)斷開247斷路器二次控制回路直流保險和信號隔離開關(guān)，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)247斷路器三相位置均在分位，U相斷路器彈簧未儲能，機(jī)構(gòu)箱冒煙，機(jī)構(gòu)內(nèi)電機(jī)燒毀。

1.2 非全相保護(hù)和操作箱防跳躍回路分析

247斷路器非全相保護(hù)為斷路器內(nèi)非全相保護(hù)，其保護(hù)動作出口觸點(diǎn)直接作用于跳閘回路，不存在啟動失靈的問題[1-2]，與系統(tǒng)要求的“線路保護(hù)的非全相保護(hù)動作后，不啟動失靈保護(hù)”相符[3]。斷路器的本體非全相保護(hù)原理示意，見圖1。

-SA01(U、V、W)—斷路器輔助觸點(diǎn)；-KT07-非全相時間繼電器；-KM12-跳閘中間繼電器；-Y2U-斷路器跳閘繞組

當(dāng)斷路器處于非全相運(yùn)行狀態(tài)時，斷路器常開、常閉輔助觸點(diǎn)-SA01(U、V、W)通過串、并聯(lián)組合，導(dǎo)通啟動回路，啟動非全相時間繼電器-KT07。當(dāng)斷路器非全相保護(hù)延時結(jié)束，繼電器-KT07常開觸點(diǎn)(15-18)閉合，啟動跳閘中間繼電器-KM12，發(fā)出三相跳閘命令，跳開處于非全相狀態(tài)的斷路器。同時，另外一對常開觸點(diǎn)(25-28)閉合，并向中央信號系統(tǒng)發(fā)斷路器“非全相保護(hù)動作”信號。

在操作箱內(nèi)，通過防跳躍繼電器實(shí)現(xiàn)防跳躍功能。以U相第1組防跳躍回路為例(見圖2)，由串聯(lián)在跳閘回路的防跳躍繼電器1KLJu電流繞組啟動防跳躍功能，1KLJu2閉合，在合閘命令KSHJ1觸點(diǎn)閉合的同時，實(shí)現(xiàn)1KLJu電壓繞組保持，1KLJu3和1KLJu4常閉觸點(diǎn)打開，斷開合閘回路，此時即使合閘命令不消失，斷路器也不會再次合閘，從而將斷路器閉鎖到跳閘位置。同時，防跳躍繼電器起到保持跳閘狀態(tài)的作用，保證斷路器可靠跳閘。

圖2 U相第1組防跳躍回路原理示意

從以上非全相保護(hù)和防跳躍回路分析，斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)非全相動作后直接作用于跳閘繞組，并不能啟動防跳躍繼電器1KLJu。

2 非全相保護(hù)動作異常原因分析

該變電站投入247斷路器二次控制回路直流保險時，U相斷路器發(fā)生非預(yù)期合閘，造成U相斷路器位置指示信號為紅燈閃爍，U相斷路器在合位，V相和W相斷路器在分位，非全相保護(hù)動作，跳開U相斷路器。由于非全相保護(hù)動作不能啟動防跳躍回路，合閘脈沖并沒有解除，U相斷路器發(fā)生非預(yù)期合閘，非全相保護(hù)動作再次跳開U相斷路器，斷路器重復(fù)出現(xiàn)跳躍。

用操作把手拉開247斷路器，異常現(xiàn)象無法消除，是由于操作把手在復(fù)歸手動合閘繼電器KSHJ1時失效，合閘脈沖并沒有解除。由于“彈簧未儲能”觸點(diǎn)串聯(lián)在合閘回路中，儲能彈簧完成一次儲能就接通一次合閘回路。電機(jī)在斷路器跳躍過程中，間斷為彈簧儲能。由于電機(jī)為短時通電設(shè)計，在反復(fù)為儲能彈簧儲能過程中，通電運(yùn)轉(zhuǎn)時間過長，導(dǎo)致電機(jī)繞組發(fā)熱，燒毀，使電機(jī)無法給彈簧儲能，“彈簧未儲能”觸點(diǎn)將合閘回路斷開，中央信號回路發(fā)出“控制回路斷線”信號和“彈簧未儲能”信號。此時在合閘脈沖存在的情況下，由“彈簧未儲能”觸點(diǎn)斷開合閘回路，斷路器即停止跳躍。

以上情況是由于手合繼電器K1SHJ1觸點(diǎn)處于粘連狀態(tài)時，合閘脈沖不能消失，一直啟動合閘，當(dāng)U相閉合，達(dá)到非全相動作時間后，又引起U相跳閘，造成U相多次跳合。

3 非全相保護(hù)的改進(jìn)

a. 將非全相繼電器觸點(diǎn)引到1KLJu前，即圖2中c點(diǎn)和101之間，使-KT07觸點(diǎn)閉合后，能夠啟動1KLJu繼電器，從而斷開合閘回路。

b. 使-KT07觸點(diǎn)與1KLJu、2KLJu觸點(diǎn)并聯(lián)，即并接于圖2中a、b 2點(diǎn)，啟動防跳躍的自保持繼電器。

c. 采用操作箱內(nèi)由非全相觸點(diǎn)代替-KT07，并接于圖2中a、b 2點(diǎn)，斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)非全相跳閘，操作箱內(nèi)非全相觸點(diǎn)啟動防跳躍繼電器電壓繞組，避免了b方法中控制電纜在斷路器機(jī)構(gòu)與操作箱之間的相互聯(lián)系，見圖3。

圖3 操作箱非全相觸點(diǎn)啟動第1組防跳躍原理示意

d. 采用斷路器機(jī)構(gòu)防跳躍回路。文獻(xiàn)[4]給出操作箱防跳躍回路與斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)防跳躍回路的關(guān)系，使非全相保護(hù)和防跳躍回路完全下放到機(jī)構(gòu)內(nèi)。

4 結(jié)束語

非全相保護(hù)雖然不是電力系統(tǒng)的主保護(hù)，但其在運(yùn)行中的作用不容忽視[5]。由于非全相保護(hù)直接作用于跳閘繞組，動作后并不能啟動防跳躍繼電器，因此在合閘脈沖存在的情況下，會導(dǎo)致斷路器異常，這是繼電保護(hù)設(shè)計中的缺陷，因此應(yīng)加強(qiáng)對斷路器非全相保護(hù)的驗(yàn)收管理及運(yùn)行維護(hù)，開展針對性專項檢查、整改。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 李彰彥,沈政烈.斷路器本體防跳與微機(jī)保護(hù)裝置中防跳回路關(guān)系的分析[J].電工技術(shù),2006(10):6-7.

[5] 趙曼勇.線路非全相運(yùn)行時保護(hù)問題探討[J].繼電器,2003,31(07):81-83.