周志娟 周銘遙 宋滕飛（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司，山東 煙臺(tái) 264000）

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220kV開(kāi)關(guān)防跳存在問(wèn)題及分析

周志娟 周銘遙 宋滕飛
（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司，山東 煙臺(tái) 264000）

摘 要：本文基于防跳原理，簡(jiǎn)單介紹了保護(hù)防跳和開(kāi)關(guān)防跳兩種原理的二次回路，并討論其各自?xún)?yōu)、缺點(diǎn)。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布規(guī)范，目前現(xiàn)場(chǎng)220kV及以上電壓等級(jí)運(yùn)行設(shè)備均使用開(kāi)關(guān)防跳回路。在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，此種防跳回路在原理上存在缺陷，即斷路器輔助節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題引起防跳繼電器節(jié)點(diǎn)和斷路器動(dòng)作在時(shí)間上不配合，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)“跳躍”的發(fā)生。本文針對(duì)此問(wèn)題提出幾種改進(jìn)意見(jiàn)，比較后選擇“遠(yuǎn)方操作使用保護(hù)防跳，就地操作使用開(kāi)關(guān)防跳”這一方案，此方法簡(jiǎn)便可靠、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)二次接線(xiàn)改動(dòng)小，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備中，可有效防止因節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)“跳躍”的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：防跳回路；節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)；開(kāi)關(guān)跳躍

斷路器“跳躍”，是指斷路器控制開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)粘連，如果此時(shí)發(fā)生電網(wǎng)故障，導(dǎo)致繼電保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘，斷路器會(huì)因合閘回路完好而再次合閘，反復(fù)發(fā)生“跳—合”的現(xiàn)象。這會(huì)使電力系統(tǒng)多次受到短路故障的沖擊，且斷路器多次開(kāi)斷故障電流，工作條件惡劣，對(duì)其損害很大。針對(duì)這一問(wèn)題，在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中通常采用保護(hù)防跳回路、開(kāi)關(guān)防跳回路，在開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)斷開(kāi)其合閘回路。

1　事故簡(jiǎn)介

1.1事故案例

2014年5月26號(hào)，因天氣惡劣導(dǎo)致電網(wǎng)桿塔倒塌，某供電公司220kV變電站發(fā)生電網(wǎng)接地故障。A相首先發(fā)生接地故障，縱聯(lián)差動(dòng)動(dòng)作跳A相，故障消失。484ms后C相故障，縱聯(lián)差動(dòng)動(dòng)作跳開(kāi)三相，故障消除。隨后，該供電公司操作隊(duì)對(duì)該220kV線(xiàn)路進(jìn)行強(qiáng)送電操作，在遙控合閘命令執(zhí)行后，三相因合閘于故障瞬時(shí)跳開(kāi)，27ms后，A、C兩相再次合閘，1104ms后A、C相跳開(kāi)。

該220kV線(xiàn)路配備雙重化保護(hù)，型號(hào)如下：南瑞繼電保護(hù)裝置RCS-931A 和RCS-902CF線(xiàn)路保護(hù)；測(cè)控裝置型號(hào)為：南瑞繼電保護(hù)RCS-9705C；現(xiàn)場(chǎng)GIS開(kāi)關(guān)型號(hào)為：山東泰開(kāi)高壓開(kāi)關(guān)ZF16-252。

1.2事故原因分析

分析保護(hù)動(dòng)作報(bào)告發(fā)現(xiàn)，斷路器存在“跳躍”現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，推斷本線(xiàn)路發(fā)生接地故障時(shí)，防跳回路失靈。

《繼電保護(hù)及二次回路安裝及驗(yàn)收規(guī)范》5.5.2明確規(guī)定，“斷路器宜采用斷路器本體防止斷路器跳躍功能”。

《線(xiàn)路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》8.1.2明確規(guī)定，“斷路器防跳功能由斷路器本體機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，本標(biāo)準(zhǔn)適用于國(guó)家電網(wǎng)公司220kV及以上電壓等級(jí)線(xiàn)路及相關(guān)設(shè)備繼電保護(hù)裝置和回路的設(shè)計(jì)工作”。

因此，該變電站220kV線(xiàn)路僅使用開(kāi)關(guān)防跳回路。

圖1　保護(hù)防跳和開(kāi)關(guān)防跳共同使用

2　防跳回路

2.1防跳回路原理

2.1.1保護(hù)防跳

若手合開(kāi)關(guān)內(nèi)存在節(jié)點(diǎn)粘連，即手合繼電器繼電一直處于閉合狀態(tài)。當(dāng)此時(shí)線(xiàn)路發(fā)生故障，導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作，跳閘回路接通，立即啟動(dòng)串聯(lián)在跳閘回路內(nèi)的防跳繼電器，其對(duì)應(yīng)的串聯(lián)在合閘回路中的節(jié)點(diǎn)閉合，最終導(dǎo)致合閘回路被可靠切斷，有效防止了手合開(kāi)關(guān)內(nèi)節(jié)點(diǎn)粘連時(shí)，發(fā)生故障開(kāi)關(guān)的跳躍現(xiàn)象。

圖2　對(duì)保護(hù)防跳和開(kāi)關(guān)防跳共同使用的改進(jìn)

2.1.2開(kāi)關(guān)防跳

此220kV線(xiàn)路開(kāi)關(guān)防跳繼電器的電壓線(xiàn)圈和合閘回路并聯(lián)，當(dāng)存在就地合閘或遙合脈沖時(shí)，一旦開(kāi)關(guān)合閘到位，斷路器常開(kāi)輔助觸點(diǎn)DL閉合，立即啟動(dòng)防跳繼電器，合閘回路中對(duì)應(yīng)的斷路器常閉節(jié)點(diǎn)打開(kāi)，切斷合閘回路，防止開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，由于合閘節(jié)點(diǎn)粘連等原因?qū)е潞祥l脈沖持續(xù)存在，而使開(kāi)關(guān)“跳躍”。

2.2防跳回路存在問(wèn)題

保護(hù)防跳采用保護(hù)動(dòng)作的啟動(dòng)方式，即保護(hù)動(dòng)作的跳閘節(jié)點(diǎn)閉合，跳閘回路接通的同時(shí)，防跳回路就被啟動(dòng)；開(kāi)關(guān)防跳則通過(guò)斷路器的輔助觸點(diǎn)啟動(dòng)，即在斷路器閉合時(shí)輔助觸點(diǎn)閉合，防跳回路即被啟動(dòng)。

從兩種不同原理的防跳回路的啟動(dòng)方式中可以看出，后者存在弊端。開(kāi)關(guān)防跳回路要切實(shí)起到防跳作用，需要斷路器常開(kāi)、常閉輔助觸點(diǎn)同時(shí)動(dòng)作，否則一旦常開(kāi)節(jié)點(diǎn)落后于常閉節(jié)點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)“跳躍”的現(xiàn)象，直到斷路器常開(kāi)節(jié)點(diǎn)閉合后啟動(dòng)防跳繼電器為止。“節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)”，即控制回路中的某一繼電器的兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)，沒(méi)有按照預(yù)定的順序動(dòng)作，而導(dǎo)致斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)的現(xiàn)象。

圖3　保護(hù)防跳和開(kāi)關(guān)防跳配合使用

因?yàn)楣?jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)這一問(wèn)題的存在，開(kāi)關(guān)防跳頻繁導(dǎo)致開(kāi)關(guān)跳躍。

現(xiàn)場(chǎng)該220kV線(xiàn)路測(cè)控裝置合閘脈沖整定為120ms。理論分析可知：遙控合閘命令發(fā)出到三相跳閘的時(shí)間為t=t1+t2+t3，保護(hù)裝置型號(hào)為RCS-931A/ RCS-902C，動(dòng)作的主保護(hù)為縱聯(lián)距離保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。查閱裝置說(shuō)明書(shū)可知，t1斷路器機(jī)構(gòu)合閘時(shí)間28ms，t2保護(hù)動(dòng)作時(shí)間11ms，t3斷路器機(jī)構(gòu)跳閘時(shí)間50ms。計(jì)算可知，t=89ms，小于合閘脈沖整定時(shí)間。本次事故正是因?yàn)閿嗦菲魈l后，防跳回路仍然沒(méi)有啟動(dòng)，而實(shí)際合閘脈沖依然存在，導(dǎo)致了斷路器再次合閘于故障，對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。

《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）輔導(dǎo)教材》15.2.12規(guī)定，“防跳繼電器動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與斷路器動(dòng)作時(shí)間配合”，開(kāi)關(guān)防跳不滿(mǎn)足此規(guī)定。

3　改進(jìn)意見(jiàn)和方法

3.1保護(hù)防跳和開(kāi)關(guān)防跳同時(shí)使用

如果將該220kV線(xiàn)路的保護(hù)防跳和開(kāi)關(guān)防跳回路同時(shí)使用，二次回路中會(huì)出現(xiàn)寄生回路。若斷路器合位，跳位監(jiān)視繼電器TWJ通過(guò)寄生回路接通，導(dǎo)致斷路器合位時(shí)跳位監(jiān)視燈點(diǎn)亮，如圖1所示。

在該220kV線(xiàn)路匯控柜中引出斷路器常閉節(jié)點(diǎn)DL，將其串入跳位監(jiān)視繼電器TWJ和開(kāi)關(guān)防跳回路之間。當(dāng)斷路器合位時(shí)，其常閉輔助觸點(diǎn)DL打開(kāi)，切斷寄生回路，如圖2所示。

3.2遠(yuǎn)方操作使用保護(hù)防跳，就地操作使用開(kāi)關(guān)防跳

將三相保護(hù)防跳接入三相合閘回路中，即將接入合閘回路的端子排接線(xiàn)4D54改為4D55，如圖3所示。同時(shí)，將開(kāi)關(guān)防跳回路的接線(xiàn)改成僅把手位于就地時(shí)接通，如圖所示。該方案簡(jiǎn)單可靠，因此現(xiàn)場(chǎng)采用該方案。

3.3使用串聯(lián)式開(kāi)關(guān)防跳

有效閉鎖合閘回路、防止開(kāi)關(guān)跳躍，是因?yàn)槠湟揽繑嗦菲鬏o助觸點(diǎn)的配合啟動(dòng)防跳繼電器。若使用串聯(lián)式開(kāi)關(guān)防跳回路即可避免這一問(wèn)題。當(dāng)跳閘回路接通是防跳繼電器啟動(dòng)，其對(duì)應(yīng)輔助觸點(diǎn)切斷合閘回路，原理類(lèi)似于本文上述保護(hù)防跳，避免了節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)跳躍現(xiàn)象。

結(jié)論

總之，開(kāi)關(guān)防跳原理由于節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題的存在，易導(dǎo)致開(kāi)關(guān)“跳躍”的發(fā)生，本文所述方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的二次接線(xiàn)進(jìn)行改進(jìn)，提出開(kāi)關(guān)防跳和保護(hù)防跳同時(shí)使用，遠(yuǎn)方操作使用保護(hù)防跳、就地操作使用開(kāi)關(guān)防跳，采用串聯(lián)式開(kāi)關(guān)防跳三種解決方案，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備，將遠(yuǎn)方操作使用保護(hù)防跳、就地操作使用開(kāi)關(guān)防跳作為最終方案，有效解決這一問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類(lèi)號(hào)：TM77

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