斷路器保護需注意的問題

劉少龍,宋述勇,余晉生

(1.武鄉(xiāng)和信發(fā)電有限公司,山西武鄉(xiāng) 046300;2.山西電力科學研究院,山西太原 030001;3.垣曲供電支公司,山西垣曲 043700)

斷路器保護需注意的問題

劉少龍1,宋述勇2,余晉生3

(1.武鄉(xiāng)和信發(fā)電有限公司,山西武鄉(xiāng) 046300;2.山西電力科學研究院,山西太原 030001;3.垣曲供電支公司,山西垣曲 043700)

以南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-921A型斷路器保護為例,詳細介紹了斷路器保護反措要求,著重論述了斷路器保護不同于線路保護的起動元件特點,歸納了自動重合閘需引起注意的主要放電條件,分析了實現(xiàn)先重和后重的方式,對比了溝三接點和溝通三跳的特點和區(qū)別,最后總結了斷路器保護測試技巧。

斷路器保護;重合閘;溝通三跳

0 引言

斷路器失靈保護及自動重合閘裝置 (以下簡稱斷路器保護)一般包括斷路器失靈保護、三相不一致保護、死區(qū)保護、充電保護和自動重合閘,適用于220 kV及以上各種電壓等級的3/2接線與角形接線的斷路器,按斷路器配置。根據(jù)反措要求,三相不一致保護一般都由斷路器本體實現(xiàn),充電保護只在充電時臨時使用,死區(qū)保護在目前的保護配置中不投入,其功能由失靈保護實現(xiàn)。可見斷路器保護的主要功能是實現(xiàn)斷路器失靈和自動重合閘功能,與雙母接線方式主后一體帶自動重合閘功能的保護不同,其斷路器失靈和自動重合閘功能由單獨的斷路器保護來實現(xiàn)。下面,以南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-921A型斷路器保護為例,就需注意的幾個問題進行深入地分析。

1 斷路器保護反措要求

《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》(試行)繼電保護專業(yè)重點實施要求對斷路器保護的配置、跳閘方式、動作時間等方面有具體規(guī)定。

大電流接地系統(tǒng)的主、后保護一般都是按照雙重化進行配置的,只有500 kV及以上電壓等級的斷路器失靈保護是單套配置。為解決單套配置可能帶來的拒動問題,反措要求 “單套配置的斷路器失靈保護動作后應同時作用于斷路器的兩個跳閘線圈。如斷路器只有一組跳閘線圈,失靈保護裝置工作電源應與相對應的斷路器操作電源取自不同的直流電源系統(tǒng)。”

斷路器失靈保護一旦動作,動作范圍都比較大,對電網(wǎng)的影響比較大。因此,為防止斷路器失靈保護誤動,反措要求 “斷路器失靈保護的電流判別元件的動作和返回時間均不宜大于20 ms,其返回系數(shù)也不宜低于0.9”,而且規(guī)定非電量保護不起動失靈。

當斷路器失靈保護動作時,應可靠切除與故障點相臨的所有斷路器,所以,220 kV及以上電壓等級的線路保護通過遠方跳閘、變壓器通過跳本變壓器連接其他電源側的斷路器來完全隔離故障點。

2 斷路器保護需注意的幾個問題

2.1 起動元件

一般保護的起動元件只有電流啟動,包括電流變化量起動和零序過流起動。斷路器保護主要是實現(xiàn)失靈和重合閘功能,所以除了上述2種起動外,還有斷路器位置起動和外部跳閘起動2種。跳閘位置起動實現(xiàn)無電流變化時斷路器位置不對應啟動重合閘,外部跳閘起動實現(xiàn)保護動作起動失靈和重合閘功能,這2種起動元件起動時同樣去開放出口繼電器正電源。

上述4個起動元件有幾點需要注意,跟跳本開關與溝通三跳只能由電流變化量起動元件與零序過流元件開放,而重合閘邏輯中的啟動無須電流量起動,只需跳閘位置和外部跳閘就可起動重合閘,而外部跳閘必須跳令返回才能起動重合閘。

2.2 自動重合閘

2.2.1 放電條件

重合閘由兩種方式起動,一是由線路保護跳閘起動重合閘,二是由跳閘位置起動重合閘。線路同一側的2臺重合裝置的重合順序可切換,后合側延遲時間可整定,先重合開關合于故障時,后合重合閘裝置立即閉鎖并發(fā)三跳命令。對220 kV及以上電壓等級的同桿并架雙回線路,為了提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平,可采用安相自動重合閘方式[1]。為了避免多次重合,重合閘必須在"充電"準備完成后才能起動合閘回路。自動重合閘工作邏輯見圖1。

圖1 重合閘邏輯

導致重合閘放電的條件有十多條,歸納起來無非以下五條:重合閘停用,單重方式下三跳,重合閘壓力閉重,裝置異常,重合閘脈沖發(fā)出時放電。

特別注意斷路器重合閘壓力閉重接點與操作箱的配合:當重合閘壓力閉重接點為閉接點時,該接點一端應接負直流電源;當重合閘壓力閉重接點為開接點時,該接點一端應接正直流電源。因為操作箱中重合閘壓力繼電器給斷路器保護提供的重合閘壓力閉重接點為閉接點。

其次,重合閘停用有本重合閘裝置停用和線路重合閘停用兩種情況。有的重合閘裝置在重合閘停用時既放電又溝通三跳,而有的重合閘裝置只放電不溝通三跳,對于前者,當停用本裝置的重合閘時,只能采用重合閘投入且退出重合閘出口壓板方式,否則會導致單相故障三跳導致另一套重合閘不能重合的后果。

2.2.2 先合重合閘與后合重合閘

先合重合閘與后合重合閘分兩種情況,一是線路兩側的先合和后合,二是線路一側2個斷路器的先合和后合。如圖1所示。

第一種情況是指線路兩側有一側是電廠側,為避免電廠側重合于永久性故障時對發(fā)電機造成沖擊,通過投入 “發(fā)電廠側”控制字檢測線路三相有壓實現(xiàn)發(fā)電廠側后合。即使重合閘為單重方式時也要判該線路有壓,而且是三相有壓,當線路三相電壓均大于40 V時線路有壓條件滿足。

第二種情況是指3/2接線的每條線路有2個斷路器,為防止2個斷路器同時重合于永久性故障對斷路器造成沖擊,采用2個斷路器重合閘時間不一樣的方法避免這一現(xiàn)象的發(fā)生,即先合重合閘與后合重合閘方式。先合重合閘與后合重合閘配合使用時,先合重合閘的 “閉鎖先合”輸出接點接至后合重合閘的 “閉鎖先合”輸入接點。實現(xiàn)方式如下。

通過投入斷路器保護的 “先合軟、硬壓板”、“后合固定”控制字或設計2個斷路器之間的 “閉鎖先合”電纜實現(xiàn)3/2接線斷路器的先合與后合。當投入先合軟、硬壓板時,設定該斷路器為先重,與后合固定控制字無關;退出先合軟硬壓板,不投“后合固定”控制字且沒有閉鎖先合開入,該斷路器重合閘仍為先重;投入 “后合固定”控制字或“閉鎖先合開入”且退出先合軟硬壓板,該斷路器重合閘為后合;投入 “后合固定”控制字或 “閉鎖先合開入”及 “后合檢線路有壓”控制字,重合時必須三相有壓才能重合;當先合重合閘因故檢修或者退出運行時,先合重合閘將不發(fā)出閉鎖先合信號,后合重合閘將以重合閘整定時限動作,而不經(jīng)過后合側延遲時間。綜上所述,為了運行人員方便,建議2個斷路器都不投 “后合固定”控制字,都投入 “先合壓板”控制字,根據(jù)實際情況通過投退 “先合硬壓板”改變先合與后合,否則還得改變定值。

2.3 溝三接點和溝通三跳

220 kV及以上電壓等級的斷路器保護在某些異常情況下將使斷路器三相跳閘。實現(xiàn)方式有兩種,溝三接點和溝通三跳。

溝三接點為常閉接點,接在斷路器3個分相跳閘接點之間,動作邏輯見圖1。當重合閘在未充好電狀態(tài)且未充電溝通三跳控制字投入、重合閘為三重方式、重合閘裝置故障或直流電源消失三個條件中的任一條件出現(xiàn)時,溝三接點閉合,使斷路器具備三跳的條件。

溝通三跳是當線路有流,保護有跳閘開入,重合閘在未充好電狀態(tài)且未充電溝通三跳控制字投入或者重合閘為三重方式,則保護發(fā)溝通三跳命令跳本斷路器,溝通三跳動作時間約10 ms左右。溝通三跳動作邏輯見圖2。

圖2 溝通三跳動作邏輯圖

為了防止誤開入等引起的溝通三跳誤動,只有當電流變化量啟動或者零序啟動元件動作時才能開放溝通三跳。

由上可知,溝通三跳是通過軟件的邏輯判斷實現(xiàn)三跳,通過分相跳閘接點實現(xiàn)三跳;而溝三接點是,將操作箱中的分相跳閘接點通過壓板溝通實現(xiàn)三跳。此外,當重合閘裝置故障或直流電源消失時,溝三接點閉合,而溝通三跳不動。溝通三跳還受電流啟動的閉鎖,溝三接點則沒有。

溝三接點增加了回路的復雜性,易造成三跳不重的后果。因此,在國網(wǎng)公司企業(yè)標準 《線路保護及輔助裝置標準化設計規(guī)范》中取消了溝三接點,為解決當重合閘裝置故障或直流電源消失時溝通三跳不動的問題,規(guī)定 “當斷路器保護失電時,由斷路器三相不一致保護三相跳閘?！盵2]

2.4 斷路器保護測試

2.4.1 失靈保護動作時序和時間測試

斷路器保護既有跟跳,又有保護失靈跳本開關、失靈跳其他開關,同時因放電還有溝通三跳,因此斷路器保護動作時序應正確。

模擬線路正常運行,斷路器保護投入 “失靈保護”、“跟跳本開關”、“未充電溝三跳”控制字,模擬線路A相故障不消失,單相跳閘開入,失靈保護動作時序如下。假設定值:失靈跳本開關時間為0.15 s,失靈跳其他開關動作時間為0.30 s。模擬失靈保護動作時,以其中一次實測的保護裝置動作情況為例:A相跟跳 17 ms,失靈跳本開關167 ms,溝通三跳170 ms,失靈動作318 ms。由數(shù)據(jù)可知:跟跳在前,失靈在后;跳本開關在前,跳其他開關在后;失靈三跳本開關造成重合閘放電導致溝通三跳動作,保護人員對此動作時序要有清晰的概念。

在測試失靈保護跳本開關時間和相鄰開關時間時,把失靈跳本開關的接點 (A、B、C分相接點接入)和失靈跳相鄰開關的接點同時接入,實驗儀器設置是進入故障態(tài)計時同時開出閉合 (跳閘開入量),失靈跳相鄰開關接點閉合停止計時。因失靈跳相鄰開關時間比失靈跳本開關時間長,故試驗儀器能記錄下兩對接點動作時間,否則只能記錄下動作時間短的接點。

2.4.2 后合跳閘測試

當后合重合閘定值中 “后合檢線路有壓”控制字投入,如果先合重合閘未合,線路三相電壓不能恢復,則檢線路有壓后合的斷路器不再合閘,若線路有流則經(jīng)后合跳閘延時定值后跳本斷路器。后合跳閘動作邏輯見圖1。

后合跳閘延時定值應大于后合重合延時定值。測試后合跳閘延時定值時,將 “后合檢線路有壓控制字”投入,保護試驗儀設置如下:Ⅰ態(tài)為正常態(tài)(有壓無流),Ⅱ態(tài)為保護跳令的開出閉合,Ⅲ態(tài)為保護跳令的開出斷開,Ⅳ態(tài)有壓有流同時計時,跳閘停表。即可測出后合跳閘延時。

3 結束語

3/2接線的斷路器保護屬于近后備保護,主要實現(xiàn)失靈和重合閘功能。通過上述分析可知,斷路器保護起動增加了跳閘位置起動和外部跳閘起動;為避免斷路器發(fā)生多次重合,歸納起來重合閘放電無非是五種情況下實現(xiàn)放電;為避免發(fā)電機或線路一側的2個斷路器重合于永久性故障造成對一次設備的沖擊,采用定值控制字或相互閉鎖先合的方式實現(xiàn)斷路器先合和后合;通過溝三接點和溝通三跳兩種方式實現(xiàn)異常情況下的斷路器三跳。對于失靈保護動作時序和時間測試上的相關問題也應有深刻的認識。只有加深對斷路器保護上述關鍵幾個問題的認識,才能在斷路器保護設計、試驗、整定、檢修、維護中確保斷路器保護的正確動作,保證電網(wǎng)的安全運行。

[1] 國家電力調度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓教材[M].北京:中國電力出版社,2009:10-20.

[2] 國家電網(wǎng)公司.Q/GDW 161—2007線路保護及輔助裝置標準化設計規(guī)范[S].北京:中國電力出版社,2007:1-10.

Several Important Issues on Breaker Protection

LIU Shao-long1,SONG Shu-yong2,YU Jin-sheng3
(1.Wuxiang Hexin Power Generation Co.,Ltd,Wuxiang 046300 Shanxi,China;
2.Shanxi Electric Power Research Institute,Taiyuan 030001 Shanxi,China;
3.Yuanqu Power Supply Sub-Branch Company,Yuanqu,Shanxi 043700,China)

Take RCS-921A Breaker Protection of Nari-Relays Electric CO,LTD as an example,this paper introduces,in detail,the demand of anti-accident measures about the Breaker Protection,particularly discusses the characteristics of the starting element,in which the difference between Breaker Protection and Line Protection lies,sums up the main discharge conditions related to auto-reclosing,analyses the manners of early or late reclosure and finally summarizes the testing skills about the Breaker Protection.

Breaker Protection;reclosure;triggering triple trip

TM561

A

1671-0320(2010)04-0003-04

2009-12-20,

2010-05-24

劉少龍 (1973-),男,山西靜樂人,1994年畢業(yè)于太原電力高等?？茖W校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè),工程師,從事繼電保護試驗、維護及技術管理工作;

宋述勇 (1971-),男,山西交城人,1995年畢業(yè)于武漢大學電力系統(tǒng)自動化專業(yè),高級工程師,長期從事繼電保護試驗與研究工作;

余晉生 (1976-),男,山西垣曲人,2004年畢業(yè)于太原理工大學計算機管理與應用專業(yè),助理工程師,從事電力經(jīng)濟管理工作。