淺析220kV高壓斷路器的非全相保護(hù)

劉 偉

[摘要]針對常見的電力系統(tǒng)接線形式,就非全相保護(hù)的常見方案進(jìn)行分析,并就非全相保護(hù)在運(yùn)行操作中的一些問題進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞]高壓斷路器非全相保護(hù)運(yùn)行分析

中圖分類號:TM8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210028-01

一、前言

在鹽城地區(qū)220kV及以上電壓等級的電網(wǎng)中,普遍采用分相操作的斷路器,由于設(shè)備質(zhì)量和操作等原因,運(yùn)行中可能出現(xiàn)三相斷路器動(dòng)作不一致的異常狀態(tài),如何消除這種異常狀態(tài),存在不同認(rèn)識(shí),各系統(tǒng)也有不同做法。以下就是我根據(jù)工作實(shí)際,并就電力系統(tǒng)和斷路器保護(hù)的實(shí)際運(yùn)行情況,就裝設(shè)高壓斷路器非全相保護(hù)的必要性及現(xiàn)狀進(jìn)行闡述,并對本地區(qū)高壓斷路器非全相保護(hù)運(yùn)行中的一些現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行分析。

裝設(shè)非全相保護(hù)的必要性:高壓斷路器在運(yùn)行當(dāng)中,由于各式各樣的問題,高壓斷路器三相可能只斷開一相或兩相,從而造成高壓斷路器非全相運(yùn)行。如果高壓斷路器采用單重或綜重方式,就在重合閘等待重合閘的時(shí)候,電力系統(tǒng)也要處于非全相運(yùn)行的狀態(tài)。另外,電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的時(shí)間還受到以下原因的限制:

1.電能質(zhì)量的要求。當(dāng)電力系統(tǒng)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí),系統(tǒng)中將出現(xiàn)負(fù)序、零序等分量,這些負(fù)序、零序?qū)﹄姎庠O(shè)備會(huì)產(chǎn)生一定危害。

2.保護(hù)裝置配合的要求。電力系統(tǒng)在波動(dòng)當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)負(fù)序、零序等分量,這些負(fù)序、零序等分量使得系統(tǒng)中的部分保護(hù)可能處于保護(hù)啟動(dòng)狀態(tài)。如果線路此時(shí)采用單重、綜重等方式時(shí),線路可能會(huì)故障跳閘從而造成的非全相運(yùn)行,如果此時(shí)重合閘成功,電力系統(tǒng)很快轉(zhuǎn)入全相正常運(yùn)行狀態(tài);如果此時(shí)重合于故障狀態(tài)時(shí)候,這時(shí)高壓斷路器就瞬時(shí)三相跳閘,并很快的轉(zhuǎn)入全相運(yùn)行。

但是,如果因設(shè)備本身質(zhì)量或二次回路等問題造成的,具體原因可能要復(fù)雜得多。為此,應(yīng)該考慮各種各樣的因素,同時(shí)要裝設(shè)能反映高壓斷路器非全相運(yùn)行時(shí)能及時(shí)動(dòng)作的非全相保護(hù),使得系統(tǒng)盡快處于正常狀態(tài)。

二、220kV斷路器三相不一致保護(hù)使用現(xiàn)狀

在早期220kV國產(chǎn)斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi),也有三相不一致回路,由于斷路器輔助接點(diǎn)及相關(guān)回路可靠性不高,動(dòng)作后一般只接信號報(bào)警,不直接跳三相斷路器,需變電所值班員進(jìn)行現(xiàn)場檢查,確認(rèn)斷路器三相不一致后采取拉停斷路器的方式進(jìn)行隔離。隨著近期合資斷路器的普遍使用、國產(chǎn)斷路器質(zhì)量的改進(jìn)提高,以及微機(jī)保護(hù)的廣泛使用,220kV斷路器的三相不一致保護(hù)目前有使用保護(hù)裝置或機(jī)構(gòu)內(nèi)功能兩種。具體對于線路斷路器、主變斷路器、母聯(lián)或分段斷路器,在使用時(shí)又有所區(qū)別。

1.220kV線路斷路器。220kV線路斷路器普遍采用分相操作機(jī)構(gòu),目前大多數(shù)使用保護(hù)屏上操作箱內(nèi)的三相不一致保護(hù)。以CZX-12R斷路器操作箱為例,由操作箱中的斷路器跳閘位置繼電器TWJ、合閘位置繼電器HWJ接點(diǎn)不對應(yīng)起動(dòng),經(jīng)延時(shí)跳閘,這種回路與配置在斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)的三相不一致保護(hù)類似,不加電流判別,比較簡單,也能起到應(yīng)有的保護(hù)作用。但是由于TWJ、HWJ受到斷路器控制電源、儲(chǔ)能介質(zhì)的完好狀態(tài)、分、合閘回路完好性等諸多因素影響,同時(shí)為了便于更好地進(jìn)行專業(yè)化管理,目前傾向于使用由斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)輔助接點(diǎn)構(gòu)成的三相不一致回路,回路簡圖如下圖1所示。

圖1220kV斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)三相不一致回路示意圖

2.220kV主變高壓側(cè)斷路器的非全相保護(hù)。根據(jù)電網(wǎng)接地保護(hù)的整定配合原則,電網(wǎng)中動(dòng)作時(shí)間最長的接地保護(hù)是變壓器的零序電流保護(hù)。因?yàn)橹行渣c(diǎn)直接接地變壓器實(shí)際上是一個(gè)零序電源,電源側(cè)保護(hù)應(yīng)該安排在最后動(dòng)作。但是,在運(yùn)行中如果斷路器一相自動(dòng)跳閘,或者手動(dòng)合閘而一相未合上,變壓器為非全相運(yùn)行狀態(tài),整個(gè)電網(wǎng)中出現(xiàn)零序電流,此時(shí)應(yīng)該迅速跳開變壓器的三相斷路器,消除異常狀態(tài)。但由于變壓器的零序過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間是按照長于所有相鄰元件的接地保護(hù)時(shí)間來整定的,如果變壓器的負(fù)荷電流較大,將導(dǎo)致相鄰元件的零序電流保護(hù)非選擇性跳閘而引起大面積停電。所以在變壓器上裝設(shè)動(dòng)作時(shí)間較快的斷路器非全相保護(hù)。

3.220kV母聯(lián)、分段斷路器。因?yàn)閷Ｓ玫哪嘎?lián)或分段斷路器本身,一般不配置反應(yīng)短路故障的繼電保護(hù)。當(dāng)母聯(lián)或分段斷路器因故出現(xiàn)非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí),也會(huì)造成相鄰各元件的接地保護(hù)誤動(dòng)的嚴(yán)重后果。所以母聯(lián)或分段開關(guān)也應(yīng)裝設(shè)專用的斷路器非全相保護(hù)。使用分相操作機(jī)構(gòu)的母聯(lián)或分段斷路器,除機(jī)構(gòu)內(nèi)的三相不一致保護(hù)外,一般還外加三相不一致保護(hù)。

三、近期行業(yè)內(nèi)關(guān)于斷路器三相不一致保護(hù)的新要求

《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施(2005年)》中指出:“斷路器三相位置不一致保護(hù)應(yīng)采用斷路器本體三相位置不一致保護(hù)”?！独^電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程GB/T14285-2006》也要求:“對220kV～500kV斷路器三相不一致,應(yīng)盡量采用斷路器本體的三相不一致保護(hù),而不再另外設(shè)置三相不一致保護(hù)”;“三相不一致保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為0.5～4.0秒可調(diào),以躲開單相重合閘動(dòng)作周期”。按照上述精神,部分220kV斷路器尚不完全滿足,一些早年投運(yùn)的線路斷路器仍使用保護(hù)裝置內(nèi)的三相不一致保護(hù)。最近新投運(yùn)的線路斷路器三相不一致保護(hù)均開始采用本體機(jī)構(gòu)內(nèi)輔助接點(diǎn)構(gòu)成的三相不一致回路,不經(jīng)電流判別,延時(shí)跳開三相。對于老舊斷路器,具備條件的將進(jìn)行改造,加裝本體機(jī)構(gòu)三相不一致保護(hù);不具備回路改造條件的,暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行,結(jié)合技改工程,盡快進(jìn)行斷路器更換工作,以滿足反措和技術(shù)規(guī)程要求。

四、斷路器三相不一致保護(hù)的運(yùn)行問題

在有旁路母線的220kV系統(tǒng),當(dāng)主變斷路器旁路代供時(shí),保護(hù)裝置內(nèi)三相不一致保護(hù)的相關(guān)回路應(yīng)進(jìn)行切換或投退操作,以滿足正常運(yùn)行要求。對于國電南自PST-1200主變保護(hù),在兩套后備保護(hù)中均有三相不一致保護(hù),一般第一套用斷路器獨(dú)立TA電流,第二套用主變套管TA電流。在旁代操作時(shí),應(yīng)將第一套三相不一致保護(hù)的交流電流切換至旁路斷路器TA,并將兩套三相不一致保護(hù)的斷路器位置接點(diǎn)、跳閘出口均切換至旁路斷路器。對于南瑞繼保RCS-978主變保護(hù),只在RCS-974中配置一套三相不一致保護(hù),其電流判別元件可以取自斷路器獨(dú)立TA、或主變套管TA。旁代時(shí)應(yīng)將斷路器位置接點(diǎn)、跳閘出口回路均切換至旁路斷路器,若取用斷路器獨(dú)立TA,還應(yīng)將交流電流回路切換旁路斷路器TA。但是在現(xiàn)場運(yùn)行中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)上述回路設(shè)計(jì)不完備,最常見的是旁路斷路器的位置接點(diǎn)未接入三相不一致保護(hù)裝置,致使旁代時(shí)無法啟用保護(hù)。

五、結(jié)語

總之,電力系統(tǒng)非全相狀態(tài)原因是很復(fù)雜的,部分保護(hù)要采取一些技術(shù)措施,從而能夠保證開關(guān)保護(hù)能夠正確動(dòng)作,非全相保護(hù)雖然不是高壓斷路器的主保護(hù),但非全相保護(hù)在高壓斷路器運(yùn)行當(dāng)中起到非常重要的作用。