220kVGIS斷路器跳閘回路缺陷探討

蘇東亮

（中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

GIS斷路器的保護(hù)跳閘回路在最初設(shè)計(jì)中可能存在以下危急缺陷：保護(hù)跳閘回路與手動(dòng)跳閘回路未分離，若斷路器的遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1選擇“就地”時(shí)，保護(hù)裝置輸出跳閘指令無(wú)法成功跳開(kāi)斷路器，導(dǎo)致事故擴(kuò)大化。 許多電廠新建機(jī)組都存在過(guò)此類(lèi)危急缺陷，不符合相關(guān)規(guī)定對(duì)電力系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性的要求［1］。

圖1 操作箱跳閘回路原理圖

1 缺陷產(chǎn)生原因

以華電淄博熱電新建220 kV升壓站為例，起備變間隔配置南瑞繼保CJX-21操作箱及泰開(kāi)ZF16-252三相聯(lián)動(dòng)斷路器。圖1是南瑞繼保CJX-21操作箱跳閘回路原理圖，原設(shè)計(jì)中第一組跳閘線圈手動(dòng)跳閘回路和保護(hù)跳閘回路在節(jié)點(diǎn)9n913匯合，經(jīng)4D28端子接至GIS斷路器遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1的“遠(yuǎn)方”位置（圖 2 的 X1：104）。

圖2是泰開(kāi)ZF16-252三相聯(lián)動(dòng)斷路器中第一組跳閘線圈的控制回路原理圖，手動(dòng)跳閘回路或保護(hù)跳閘回路的跳閘指令經(jīng)圖1中4D28端子通過(guò)電纜接至圖2的X1-104，并經(jīng)遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1的“遠(yuǎn)方”位置節(jié)點(diǎn)以及一系列的輔助節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)第一組跳閘線圈。

圖2 三相聯(lián)動(dòng)斷路器跳閘回路原理圖

第一組保護(hù)跳閘指令成功啟動(dòng)跳閘線圈需要具備的先決條件就是斷路器遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1必須在“遠(yuǎn)方”位置。假如因?yàn)槟撤N原因?qū)е聰嗦菲鬟h(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1處于“就地”位置，第一組跳閘線圈的保護(hù)跳閘無(wú)法形成回路。如果此時(shí)保護(hù)裝置發(fā)出保護(hù)跳閘指令，且第二組跳閘線圈未成功啟動(dòng)，將會(huì)導(dǎo)致斷路器無(wú)法成功跳閘（圖3），從而使事故擴(kuò)大化，危及人身及財(cái)產(chǎn)的安全。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)十八項(xiàng)反措15.2.1.3條與15.3.2條要求，此缺陷不可接受。

圖3 缺陷產(chǎn)生原因示意圖

2 缺陷解決方法

解決此危急缺陷的關(guān)鍵，是在不影響跳閘回路各項(xiàng)主要功能且不產(chǎn)生額外回路的前提下，增加一路保護(hù)跳閘回路，跨過(guò)斷路器的遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1，從而使保護(hù)跳閘指令能夠直接啟動(dòng)跳閘線圈［2］，如圖4所示。

圖4缺陷消除以后的跳閘回路示意圖

2.1 增加保護(hù)跳閘回路

保持手動(dòng)跳閘回路基本不變，增加一路保護(hù)跳閘回路（方案一）。首先，將圖1中端子4D20、4D24的內(nèi)部線拆除，確保保護(hù)跳閘回路與手動(dòng)跳閘回路完全分離。然后，在圖1中原回路基礎(chǔ)上斷開(kāi)端子4D28、4D29之間連片（或環(huán)線）并短接端子4D20、4D29，斷開(kāi)端子4D31、4D32之間連片（或環(huán)線）并短接端子4D24、4D31（此步驟消除監(jiān)視回路缺陷與本缺陷無(wú)關(guān)）［3］。第三步，通過(guò)一芯電纜從圖1中端子4D20接至圖2中的X2-7，使第一組保護(hù)跳閘指令能夠跨過(guò)遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1，直接啟動(dòng)第一組跳閘線圈，再通過(guò)一芯電纜從圖1中端子4D24接至圖2中的X2-11，使第二組保護(hù)跳閘指令能夠跨過(guò)遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1直接啟動(dòng)第二組跳閘線圈。

該方案雖保留了手動(dòng)跳閘回路的全部功能，但會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)額外的缺陷。第一，由于保護(hù)跳閘回路完全跨過(guò)操作箱，所以無(wú)法啟動(dòng)跳閘保持繼電器TBJ1（圖1），考慮到大部分保護(hù)裝置的跳閘出口繼電器一般具備自保持功能［4］，若不對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行復(fù)位操作，跳閘出口繼電器會(huì)保持動(dòng)作狀態(tài)，所以保護(hù)跳閘回路有自保持功能的保護(hù)裝置，此修改產(chǎn)生的缺陷可以忽略。第二，斷路器第一組跳閘線圈正常工作所通過(guò)的最大電流，不能超過(guò)保護(hù)裝置跳閘接點(diǎn)允許通入的最大電流（如南瑞繼保985T跳閘接點(diǎn)允許通入最大電流為5A，南瑞繼保985TS跳閘接點(diǎn)允許通入最大電流為8A）［5］，如果保護(hù)跳閘回路的最大電流超過(guò)跳閘接點(diǎn)允許通入的最大電流，將會(huì)導(dǎo)致保護(hù)出口繼電器動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生拉弧，從而使其動(dòng)作觸點(diǎn)粘連。因此，此方案只適用于大部分跳閘回路，對(duì)于無(wú)法消除以上兩種缺陷的系統(tǒng)不適用。

2.2 增加手動(dòng)跳閘回路

保持保護(hù)跳閘回路基本不變的前提下增加一路手動(dòng)跳閘回路（方案二）。將圖2中X1-104端子上的跳閘電纜移至X2-7，并將X1-112端子上的跳閘電纜移至X2-11，使保護(hù)跳閘回路能夠跨過(guò)遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1直接啟動(dòng)跳閘線圈；然后將圖1中4D16端子的內(nèi)部線拆除，確保保護(hù)跳閘回路與手動(dòng)跳閘回路完全分離，并增加一芯電纜從圖1中4D16端子接至圖2中的X1-104。

此方案雖保留了保護(hù)跳閘回路的全部功能，但卻有可能會(huì)產(chǎn)生其它缺陷。由于手動(dòng)跳閘回路完全跨過(guò)操作箱，所以無(wú)法啟動(dòng)手動(dòng)跳閘繼電器STJ、手動(dòng)跳閘保持繼電器STKKJ、手動(dòng)合閘保持繼電器SHKKJ以及跳閘保持繼電器TBJ1。首先，由于手動(dòng)跳閘繼電器STJ無(wú)法啟動(dòng)，所以手動(dòng)跳閘回路無(wú)法啟動(dòng)第二組跳閘線圈。其次，由于手動(dòng)跳閘保持繼電器STKKJ與手動(dòng)合閘保持繼電器SHKKJ無(wú)法啟動(dòng)，導(dǎo)致操作箱無(wú)法提供此項(xiàng)功能，且不利于事故追憶。第三，由于跳閘保持繼電器TBJ1無(wú)法啟動(dòng)，所以手動(dòng)跳閘回路不具備跳閘保持功能，需要手動(dòng)跳閘指令的發(fā)出元件能夠提供滿(mǎn)足跳閘要求的長(zhǎng)脈沖信號(hào)，考慮到一般系統(tǒng)中GIS斷路器手動(dòng)跳閘指令的來(lái)源可能是NCS后臺(tái)、DCS卡件、操作臺(tái)跳閘按鈕、或其它可以發(fā)出跳閘指令的元件，所以對(duì)大部分系統(tǒng)來(lái)說(shuō)第三條缺陷是可以忽略的。由于此修改方案存在缺陷比較多，修改工作量并不比方案一少，且其中有1項(xiàng)缺陷是無(wú)法啟動(dòng)手動(dòng)跳閘保持繼電器STKKJ與手合保持繼電器SHKKJ（圖1），從而導(dǎo)致不利于事故追憶，所以不推薦使用此方案。

2.3 啟動(dòng)跳閘線圈

在跳閘回路中首先對(duì)斷路器遠(yuǎn)方/就地位置進(jìn)行判斷，再通過(guò)操作箱統(tǒng)一出口啟動(dòng)跳閘線圈（方案三）。此方案與以上兩種方案有本質(zhì)區(qū)別，以上兩種修改思路是增加回路，將手動(dòng)跳閘回路與保護(hù)跳閘回路完全分離。而方案三是在原跳閘回路的基礎(chǔ)上進(jìn)行元件平移，在跳閘信號(hào)出口元件側(cè)先判斷斷路器遠(yuǎn)方/就地位置，再經(jīng)操作箱統(tǒng)一出口啟動(dòng)跳閘線圈。

方案三修改后接線如圖5、圖6所示。首先，將圖6中端子X(jué)2-7至遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1的內(nèi)部線拆除，確保圖6中遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1的點(diǎn)14與X2-7完全分離。然后，將跳閘電纜跨過(guò)遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1，從圖5中保護(hù)柜的4D28端子接至圖6中匯控柜的X2-7，并將圖6中原X1-112端子上的跳閘電纜移至X2-11。第三步，通過(guò)兩芯電纜將斷路器遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換把手HK1的遠(yuǎn)方節(jié)點(diǎn)（圖6中HK1的13、14）串接到圖5手動(dòng)跳閘回路中4D16之前。此修改方法未影響到跳閘回路的其它功能，未

圖5 修改后操作箱跳閘回路示意圖

增加其它元件，避免了新增元件與原跳閘回路元件不匹配的問(wèn)題。按照此方案修改后跳閘回路未產(chǎn)生其它缺陷，此種修改方案適用于幾乎所有的跳閘回路。

3 方案對(duì)比

方案一比方案三施工更簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但是這種方案本身也存在缺陷，雖然現(xiàn)在大部分系統(tǒng)都可以忽略此缺陷，但是對(duì)于有些系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不適用。而方案三比方案一適用范圍更廣，適用于幾乎所有存在此危急缺陷的跳閘回路，但方案三比方案一工作量大。雖然兩種方案的思路不同，但都能消除危急缺陷，并都保留了原跳閘回路中的功能，且未產(chǎn)生寄生回路，未增加額外的輔助接點(diǎn)與元件，將回路修改后故障發(fā)生幾率降至最低。

圖6 修改后三相聯(lián)動(dòng)斷路器跳閘回路示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

只有分離保護(hù)跳閘回路與手動(dòng)跳閘回路才能從本質(zhì)上消除斷路器跳閘回路缺陷。由于斷路器分合閘回路存在其他缺陷，且在不同的發(fā)電機(jī)變壓器組及升壓站調(diào)試中，系統(tǒng)間存在差異，因此GIS斷路器跳閘回路缺陷的消除方案需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。修改方案應(yīng)避免產(chǎn)生寄生回路，且減少元器件的添加數(shù)量。

［1］ DL 755—2001 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則［S］.

［2］ GB/T 14285—2006 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］ 邱濤，井雨剛，杜紹輝.斷路器兩套防跳回路配合問(wèn)題探討［J］.山東電力技術(shù)，2012（3）：37-39.

［4］ 于軍，吳金祥，羅茂嘉，等.ABB保護(hù)跳閘出口自保持繼電器監(jiān)視功能的實(shí)現(xiàn)［J］.浙江電力，2012（12）：24-27.

［5］ 甘景福.繼電保護(hù)跳閘回路的改進(jìn)［J］.電工技術(shù)，1998（5）：52-53.