220kV莞大乙線開關(guān)三相不一致保護(hù)設(shè)計(jì)分析及對策

梁柱強(qiáng)（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東　東莞　523000）

220kV莞大乙線開關(guān)三相不一致保護(hù)設(shè)計(jì)分析及對策

梁柱強(qiáng)
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東東莞523000）

目前，由于高壓輸電線路一般采用分相操作的斷路器，但開關(guān)的三相不一致運(yùn)行會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為防止因斷路器三相位置不一致，導(dǎo)致的斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)事故，斷路器應(yīng)采用本體三相位置不一致保護(hù)，本文針對大朗站的一起開關(guān)三相不一致故障，分析了保護(hù)裝置動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)與時(shí)刻，測試開關(guān)控制回路的特性，為防范該故障提出單繼電器的改造方法。

三相不一致；過渡電阻；單繼電器

1　事故發(fā)生過程

220kV莞大乙線2559開關(guān)為ABB公司的SF6斷路器，采用南京南瑞公司CZX-12R線路保護(hù)柜。2012年7月5日16時(shí)54分220kV大朗變電站值班員通過控制屏KK手動(dòng)將220kV莞大乙線開關(guān)投入空充線路運(yùn)行，C相正常合閘而A、B相不能合閘，造成線路三相不一致運(yùn)行，主一RCS-931B、主二RCS-902A保護(hù)裝置零序加速元件動(dòng)作，切除A、B、C三相。

2　保護(hù)裝置動(dòng)作分析

如圖1所示，故障相電流為1.43A，一次電流為686.4A，零序加速是手合邏輯加開關(guān)不同期合閘而產(chǎn)生零序電流經(jīng)固有100ms延時(shí)動(dòng)作出口的。根據(jù)現(xiàn)場條件，保護(hù)動(dòng)作是正確的。

從起動(dòng)時(shí)開入量狀態(tài)分析，A、B相跳閘位置為1，C相為0，即表示C相合上，AB相未合。從起動(dòng)后變位看，146msC相跳閘位置為1表示C相經(jīng)保護(hù)動(dòng)作出口延時(shí)和開關(guān)動(dòng)作時(shí)間為146ms；164ms后ABC相為0是因?yàn)锳BB開關(guān)經(jīng)歷合跳閘后儲(chǔ)能合閘回路短時(shí)斷開，導(dǎo)致操作箱TWJ繼電器返回的開入狀態(tài)；1380ms后補(bǔ)壓完成，TWJ繼電器重新勵(lì)磁，開入狀態(tài)為1。

如圖2所示。A、B相跳位無變位，C相合閘約30ms（開關(guān)由分閘到合閘轉(zhuǎn)換時(shí)間）出現(xiàn)非全相電流，持續(xù)146ms，保護(hù)零序加速動(dòng)作跳開C相，這與保護(hù)動(dòng)作變位分析基本吻合。

3　開關(guān)三相不一致原因分析

現(xiàn)場分別測量開關(guān)機(jī)構(gòu)A、B、C相合閘線圈阻值，均為150Ω左右。表明合閘線圈沒有燒壞。在保護(hù)屏處分別測量至A、B、C相開關(guān)機(jī)構(gòu)的合閘回路，電位顯示回路正常。臨時(shí)解除該合閘回路外部電纜，由運(yùn)行人員在控制屏處模擬合閘，測量各相合閘回路對應(yīng)端子處電位變化情況，結(jié)果顯示合閘命令電位正常，沒有任何異情況。

根據(jù)上述的分析，斷路器的合閘回路應(yīng)該將實(shí)際的手合回路改造為1個(gè)繼電器電壓線圈帶3個(gè)不同相的電流保持合閘線圈，以保證三相合閘的同步性。

4　合閘線圈動(dòng)作實(shí)測分析

將手合二次回路與現(xiàn)場插件實(shí)際配置結(jié)合，手合回路接線情況應(yīng)為圖5所示：

分別對手合繼電器1SHJ和2SHJ進(jìn)行線圈動(dòng)作電壓及接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間測試，即在4D1、4D80端子兩端加入直流電壓，測試結(jié)果見表1。

檢查操作箱合閘電流，根據(jù)現(xiàn)場整定值1.5A，分別對圖3中SHJa、SHJb、SHJc繼電器進(jìn)行動(dòng)作特性測試，數(shù)據(jù)見表2。

從上述數(shù)據(jù)看，由于站內(nèi)直流系統(tǒng)電壓為DC220V，正常合閘情況下，KK接點(diǎn)可靠導(dǎo)通，其阻值應(yīng)為零，此時(shí)加在手合回路端子兩端的電壓應(yīng)為DC220V，那么1SHJ和2SHJ手合繼電器均能可靠動(dòng)作，并分別啟動(dòng)各相合閘回路中的SHJa、SHJb、SHJc繼電器，從而合上三相開關(guān)。當(dāng)KK接點(diǎn)接觸不良時(shí)，產(chǎn)生的等效電阻阻值（實(shí)測為27.471kΩ～31.562kΩ）保持30ms左右時(shí)，圖5中的手合回路端子兩端電壓保持在142.6V～135.5V，此時(shí)2SHJ繼電器能可靠動(dòng)作而1SHJ繼電器仍沒有動(dòng)作，則C相開關(guān)合上而A、B相不能合。

從以上合閘線圈動(dòng)作測試結(jié)果看，由于開關(guān)旋鈕KK的短暫過渡電阻會(huì)導(dǎo)致合閘回路的兩端電壓在一段時(shí)間里過低，從而致使合閘信號(hào)消失后而開關(guān)仍然不能合閘的情況。所以，當(dāng)通過KK控制開關(guān)手動(dòng)分合閘時(shí)，應(yīng)該保證有足夠的保持時(shí)間，以保證過渡電阻的影響消失后正常合閘。建議操作分合閘時(shí)旋動(dòng)KK開關(guān)要保持3s～5s時(shí)間，以保證分合閘脈沖保持一段時(shí)間。

表1　合閘電壓線圈動(dòng)作測試

表2　繼電器動(dòng)作特性

5　合閘回路設(shè)計(jì)改進(jìn)

由于不同的繼電器動(dòng)作的時(shí)間不完全吻合，對于線路的三相合閘問題則需要三相同時(shí)刻地動(dòng)作，必須考慮繼電器的動(dòng)作延時(shí)問題。為了解決線路運(yùn)行的三相不一致問題，可以只配置一個(gè)繼電器，組成單繼電器的控制回路，如圖6所示。

在這改進(jìn)的回路中，要使繼電器正常動(dòng)作，需考慮其的容量和動(dòng)作特性。繼電器的容量反映加在觸點(diǎn)上的電壓和通過觸點(diǎn)電流的能力，在單個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)三相合閘線圈的情況下，該繼電器的觸點(diǎn)必須滿足線路的三相電流的負(fù)荷。在容量適當(dāng)?shù)臈l件下，選擇繼電器觸點(diǎn)的振蕩時(shí)間短的。

結(jié)語

采用手合回路改造為1個(gè)繼電器電壓線圈帶3個(gè)不同相的電流保持合閘線圈的方式，可以有效保證三相合閘的同步性。當(dāng)KK控制開關(guān)老化后會(huì)產(chǎn)生合閘時(shí)的過渡電阻，這電阻會(huì)使合閘回路的電壓下降，容易導(dǎo)致開關(guān)的其中一相不正常分合閘。建議長時(shí)間運(yùn)行的開關(guān)要做好KK控制開關(guān)的維護(hù)，及時(shí)更換存在問題的KK。

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[2]徐德鴻.電力電子系統(tǒng)建模及仿真[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]廣東省電力調(diào)度中心.廣東省電力系統(tǒng)繼電保護(hù)反事故措施及釋義[M].北京：中國電力出版社，2008.

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