500?kV線路保護(hù)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”的應(yīng)用分析

張 波，雷振洲，馬富強(qiáng)

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，浙江 杭州 311232)

500?kV線路保護(hù)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”的應(yīng)用分析

張 波，雷振洲，馬富強(qiáng)

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，浙江 杭州 311232)

介紹了500 kV線路保護(hù)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”的主要作用，結(jié)合典型不對(duì)應(yīng)情況，分析了“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”位置錯(cuò)誤對(duì)線路保護(hù)的影響，指出“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”運(yùn)行維護(hù)中需關(guān)注的要點(diǎn)，對(duì)實(shí)際運(yùn)行有重要的參考意義。

線路保護(hù)；斷路器TWJ；狀態(tài)切換開關(guān)；位置發(fā)信

0 引言

500 kV系統(tǒng)一般采用一個(gè)半斷路器接線方式，一回線路同時(shí)由邊斷路器和中斷路器2個(gè)斷路器供電，即1條線路的保護(hù)要同時(shí)采集2個(gè)斷路器的分合閘位置。500 kV線路保護(hù)利用斷路器輔助接點(diǎn)或斷路器TWJ判別斷路器實(shí)際狀態(tài)，同時(shí)在500 kV線路保護(hù)屏上都設(shè)置有“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”，其與斷路器輔助接點(diǎn)(或斷路器分相TWJ常開接點(diǎn))共同構(gòu)成保護(hù)TWJ輸入回路。以下以RCS931+RCS925保護(hù)為例，對(duì)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”的作用進(jìn)行分析。

1 TWJ輸入回路在線路保護(hù)中的接線方式

RCS931線路保護(hù)TWJ輸入回路接線方式如圖1所示。其中，邊斷路器與中斷路器2個(gè)斷路器分相常閉輔助接點(diǎn)(或斷路器分相TWJ常開接點(diǎn))串聯(lián)后，分別作為開關(guān)量輸入保護(hù)裝置?！皵嗦菲鳡顟B(tài)切換開關(guān)”與斷路器輔助接點(diǎn)(或斷路器分相TWJ常開接點(diǎn))采用的是并聯(lián)方式。邊斷路器與中斷路器各設(shè)置一個(gè)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”，分別命名為“邊斷路器狀態(tài)切換開關(guān)1QK”和“中斷路器狀態(tài)切換開關(guān)1QK4”。每個(gè)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”有2個(gè)指示位置，分別是“開關(guān)停運(yùn)”和“開關(guān)運(yùn)行”位置。

當(dāng)“邊斷路器狀態(tài)切換開關(guān)1QK”切至“開關(guān)運(yùn)行”位置時(shí)，其接點(diǎn)1-2，5-6，9-10斷開，不起作用；當(dāng)切至“開關(guān)停運(yùn)”位置時(shí)，其接點(diǎn)1-2，5-6，9-10接通，將邊斷路器的輔助接點(diǎn)或斷路器TWJ接至線路保護(hù)的接點(diǎn)短接，只要判斷中斷路器在分位，而不用再判定邊斷路器的位置， 就可以給線路保護(hù)TWJ一個(gè)為“1”的開入量?！爸袛嗦菲鳡顟B(tài)切換開關(guān)1QK4”類似。

圖1 RCS931線路保護(hù)TWJ輸入回路

當(dāng)“邊斷路器狀態(tài)切換開關(guān)1QK”及“中斷路器狀態(tài)切換開關(guān)1QK4”均切至“開關(guān)停運(yùn)”位置時(shí)，保護(hù)三相TWJ開入始終為“1”，而不受2斷路器實(shí)際位置的影響。比如在斷路器檢修時(shí)，傳動(dòng)過程斷路器要進(jìn)行分合閘，為避免斷路器分合閘對(duì)保護(hù)的影響，便可以將“邊斷路器狀態(tài)切換開關(guān)1QK”及“中斷路器狀態(tài)切換開關(guān)1QK4”均切至“開關(guān)停運(yùn)”位置。

2 TWJ輸入回路在線路保護(hù)中的作用

(1) 保護(hù)正常運(yùn)行中，TWJ輸入回路動(dòng)作情況是判斷“跳位A(B，C)開入異?！奔啊癟V斷線”的依據(jù)之一。

線路正常運(yùn)行中，線路有電流但TWJ動(dòng)作，經(jīng)延時(shí)報(bào)“跳位A(B，C)開入異?！?。

三相電壓向量和小于8 V，但正序電壓小于33.3 V時(shí)，若采用線路TV，則當(dāng)任一相有流元件動(dòng)作或TWJ不動(dòng)作時(shí)，延時(shí)1.25 s發(fā)TV斷線異常信號(hào)。那么，當(dāng)線路保護(hù)檢測(cè)到三相無(wú)壓且線路三相無(wú)流時(shí)，就會(huì)通過判斷TWJ動(dòng)作與否來(lái)決定是否報(bào)“TV斷線”的信號(hào)。若TWJ為0，此時(shí)會(huì)報(bào)“TV斷線”，若TWJ為1則不會(huì)報(bào)出。

(2) 保護(hù)動(dòng)作時(shí)，因結(jié)合線路電流的變化判別斷路器是否確已跳開，故影響到斷路器非全相狀態(tài)的判斷；進(jìn)而影響到單相運(yùn)行時(shí)切除運(yùn)行相功能及保護(hù)后加速和手合后加速的啟動(dòng)與否。

當(dāng)線路因任何原因切除兩相時(shí)，由單相運(yùn)行三跳元件切除三相，其判據(jù)為：有兩相TWJ動(dòng)作且對(duì)應(yīng)相無(wú)流(＜0.06 In)，而零序電流大于0.15 In，則延時(shí)200 ms發(fā)單相運(yùn)行三跳命令。非全相運(yùn)行流程包括非全相狀態(tài)和合閘于故障保護(hù)，跳閘固定動(dòng)作或跳閘位置繼電器TWJ動(dòng)作且無(wú)流，經(jīng)30 ms延時(shí)置非全相狀態(tài)。

在線路停電后，斷路器因傳動(dòng)需要合閘后，如果“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”沒有切至停運(yùn)位置，線路保護(hù)就不能正確判斷線路的非全相運(yùn)行狀態(tài)，可能影響到單相運(yùn)行時(shí)切除運(yùn)行相功能及保護(hù)后加速和手合后加速。

(3) TWJ可以用于“位置發(fā)信”或“位置停信”。在縱聯(lián)保護(hù)中，當(dāng)線路處于空充電狀態(tài)(即線路對(duì)側(cè)斷路器在合位，本側(cè)斷路器在分位)時(shí)，線路發(fā)生故障本側(cè)保護(hù)不能啟動(dòng)，此時(shí)可以利用TWJ的位置接點(diǎn)迅速進(jìn)行“位置發(fā)信”或“位置停信”，加速對(duì)側(cè)跳閘，如圖2所示。

(4) 對(duì)過電壓保護(hù)發(fā)遠(yuǎn)跳功能的影響。RCS925保護(hù)TWJ輸入回路如圖3所示。

將邊斷路器和中斷路器的分相常閉輔助接點(diǎn)(或斷路器分相TWJ常開接點(diǎn))串聯(lián)后作為開關(guān)量輸入RCS925。當(dāng)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”1QK，1QK4切至“開關(guān)停運(yùn)”位置時(shí)，便會(huì)將相應(yīng)斷路器的三相輔助接點(diǎn)(或斷路器分相TWJ常開接點(diǎn))短接，而無(wú)需再判斷斷路器實(shí)際位置。

圖2 位置發(fā)信或停信示意

圖3 RCS925保護(hù)TWJ輸入回路

當(dāng)線路本側(cè)過電壓保護(hù)元件動(dòng)作，并且“過電壓起動(dòng)遠(yuǎn)跳”控制字為“1”時(shí)，如果滿足以下任一條件則起動(dòng)遠(yuǎn)方跳閘裝置。

(1) “遠(yuǎn)跳經(jīng)跳位閉鎖”控制字為“1”，本端斷路器TWJ動(dòng)作且三相無(wú)電流；

(2) “遠(yuǎn)跳經(jīng)跳位閉鎖”控制字為“0”。

500 kV線路保護(hù)一般都配有過電壓保護(hù)，過電壓保護(hù)動(dòng)作后在跳本側(cè)端斷路器的同時(shí)向?qū)?cè)發(fā)遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)。若“遠(yuǎn)跳經(jīng)跳位閉鎖”整定為“1”，則只有在本側(cè)保護(hù)TWJ動(dòng)作后才發(fā)遠(yuǎn)跳命令給對(duì)側(cè)。對(duì)側(cè)遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)收到本側(cè)的過壓遠(yuǎn)跳信號(hào)時(shí)，再根據(jù)就地判據(jù)判斷是否跳閘。

3 “斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”與斷路器狀態(tài)不一致對(duì)線路保護(hù)的影響

“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”位置必須要與一次設(shè)備狀態(tài)相符合，否則將會(huì)對(duì)500 kV線路保護(hù)的正常運(yùn)行造成重大影響。

下面以RCS931+RCS925保護(hù)為例，結(jié)合500 kV典型主接線(見圖4)，來(lái)分析該“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”位置不對(duì)應(yīng)，對(duì)線路保護(hù)所帶來(lái)的影響及注意事項(xiàng)。

圖4 500 kV線路典型接線

排除“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”輔助接點(diǎn)不良影響，“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”位置的變化均同時(shí)影響保護(hù)三相TWJ的變化，故下面將重點(diǎn)分析三相TWJ的變化對(duì)保護(hù)的影響。

(1) 邊、中斷路器均在運(yùn)行狀態(tài)，邊、中“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”均放“開關(guān)停運(yùn)”位置。

① 對(duì)線路保護(hù)RCS931而言，因滿足有電流這一條件，經(jīng)10 s延時(shí)保護(hù)發(fā)出“TWJ異?！毙盘?hào)，影響了保護(hù)對(duì)斷路器位置的判斷。

② 三相跳閘固定動(dòng)作或保護(hù)三相TWJ均動(dòng)作且三相無(wú)電流時(shí)，置非全相狀態(tài)，有電流或三相TWJ返回后開放合閘于故障保護(hù)200 ms。當(dāng)斷路器合上后若本線路處于低負(fù)荷狀態(tài)滿足無(wú)流條件，則認(rèn)為線路不在運(yùn)行，置非全相狀態(tài)。而此時(shí)線路若發(fā)生短路故障，因滿足有電流條件，則線路保護(hù)開放后加速功能，直接三跳本斷路器。更為嚴(yán)重的是若相鄰線路發(fā)生短路故障，則本線路同樣后加速三跳而導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大。

③ 對(duì)過電壓保護(hù)RCS925來(lái)說，因保護(hù)TWJ始終處于動(dòng)作狀態(tài)，故可能發(fā)生斷路器未跳開而誤發(fā)遠(yuǎn)跳命令給對(duì)側(cè)的錯(cuò)誤。

④ 對(duì)CSC103保護(hù)而言，其保護(hù)TWJ輸入回路接線方式如圖5所示，與RCS931類似。不同的是邊斷路器與中斷路器公用一個(gè)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”，“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”有3個(gè)指示位置，分別是“邊開關(guān)停運(yùn)”、“開關(guān)運(yùn)行”和“中開關(guān)停運(yùn)”位置。因邊、中斷路器共用一個(gè)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”，可以有效地防止對(duì)保護(hù)的影響，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。

圖5 CSC103線路保護(hù)TWJ輸入回路

(2) 邊、中斷路器僅其中某一斷路器停役，但其狀態(tài)切換開關(guān)放“開關(guān)運(yùn)行”位置。

以5011斷路器停役，5012斷路器運(yùn)行為例，2“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”均放“開關(guān)運(yùn)行”位置。如果工作中因傳動(dòng)需要將5011斷路器合上，而5011因停役操作時(shí)已將線路保護(hù)屏、母差保護(hù)屏上跳5011出口壓板取下，則具體情況如下。

① 如果此時(shí)將線路1的另一臺(tái)斷路器5012拉開，而對(duì)側(cè)變電站乙站5022，5023斷路器未全部拉開，即線路1仍處于充電狀態(tài)。若此時(shí)線路1發(fā)生短路故障，本側(cè)縱聯(lián)保護(hù)因檢測(cè)不到故障電流而不會(huì)啟動(dòng)；對(duì)側(cè)縱聯(lián)保護(hù)雖檢測(cè)到故障電流并滿足動(dòng)作條件，但是由于收不到本側(cè)保護(hù)的“停信”或“發(fā)信”信號(hào)而導(dǎo)致縱聯(lián)保護(hù)拒動(dòng)，只能由線路1對(duì)側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，延長(zhǎng)了故障切除時(shí)間。

② 此時(shí)產(chǎn)生線路過電壓，過電壓保護(hù)動(dòng)作跳開5012斷路器，因5011斷路器不會(huì)跳閘，而造成TWJ回路未動(dòng)作而不能發(fā)出遠(yuǎn)跳信號(hào)。

③ 此時(shí)線路上發(fā)生短路故障，線路保護(hù)會(huì)將5012斷路器跳開，而5011斷路器不會(huì)跳閘，那么由圖1可以看出，保護(hù)TWJ回路不動(dòng)作。但這不會(huì)影響保護(hù)非全相狀態(tài)的判別和后加速的開放，因?yàn)楸Ｗo(hù)可以通過跳閘固定動(dòng)作置非全相狀態(tài)，然后通過跳開相有電流來(lái)開放合閘于故障保護(hù)200 ms。

④ 若操作人員手動(dòng)操作拉開5012斷路器后，因5011處于合位保護(hù)TWJ回路不動(dòng)作仍為0，所以保護(hù)無(wú)法進(jìn)入非全相狀態(tài)。操作人員又手合5012斷路器時(shí)，如果線路1上發(fā)生短路故障，則合于故障，后加速無(wú)法動(dòng)作，將導(dǎo)致故障切除時(shí)間延長(zhǎng)和事故擴(kuò)大。

(3) 邊、中斷路器僅其中某一斷路器運(yùn)行，但其狀態(tài)切換開關(guān)放“開關(guān)停運(yùn)”位置。

以5011斷路器運(yùn)行，5012斷路器停役為例(5012斷路器的“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”切至“開關(guān)停運(yùn)”位置)，5012斷路器已退出保護(hù)TWJ回路，對(duì)線路而言僅僅是單斷路器運(yùn)行，其影響便與3.1中的完全相同了。

(4) 邊、中斷路器均在運(yùn)行狀態(tài)，邊或中斷路器其一狀態(tài)切換開關(guān)放“開關(guān)停運(yùn)”位置。

以5011“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”放“開關(guān)停運(yùn)”位置為例，此狀態(tài)下由圖1可知保護(hù)TWJ回路不動(dòng)作，對(duì)保護(hù)無(wú)影響；但當(dāng)5012斷路器停役后(5012斷路器的“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”切至“開關(guān)停運(yùn)”位置)，5012斷路器已退出保護(hù)TWJ回路，對(duì)線路而言僅僅是單斷路器運(yùn)行，其影響便與3.1中的完全相同了。

(5) 邊、中斷路器均在停役狀態(tài)，邊、中“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”均放“開關(guān)運(yùn)行”位置。

2斷路器均處停役狀態(tài)，二次相關(guān)壓板也與一次設(shè)備狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，此時(shí)TWJ回路動(dòng)作與否與“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”的位置無(wú)關(guān)，完全通過斷路器輔助接點(diǎn)或斷路器TWJ來(lái)判斷，對(duì)線路保護(hù)沒有任何影響。

若傳動(dòng)過程中將2斷路器同時(shí)合上，則因檢測(cè)到線路無(wú)壓、無(wú)流且保護(hù)TWJ開入為0，此時(shí)會(huì)報(bào)“TV斷線”，誤導(dǎo)運(yùn)維人員，還要檢查CVT二次側(cè)是否斷線。

對(duì)CSC103保護(hù)而言，邊斷路器與中斷路器公用一個(gè)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”，在2斷路器均處停役狀態(tài)時(shí)，“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”不需切換，但傳動(dòng)過程中將2斷路器同時(shí)合上，則會(huì)報(bào)“TV斷線”。

4 結(jié)論

通過研究“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”的作用，分析“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”位置與一次設(shè)備狀態(tài)不對(duì)應(yīng)對(duì)保護(hù)的影響，有利于正確認(rèn)識(shí)該“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”的意義及重要性，今后在一個(gè)半斷路器接線倒閘操作過程中要注意及時(shí)和正確切換。

(1) “斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”在斷路器停役后應(yīng)及時(shí)置于“開關(guān)停運(yùn)”位置，斷路器復(fù)役前應(yīng)及時(shí)恢復(fù)“開關(guān)運(yùn)行”位置，否則可能會(huì)因不能正確反映斷路器實(shí)際位置而造成保護(hù)不正確動(dòng)作。

(2) 斷路器進(jìn)行分合傳動(dòng)時(shí)，不管斷路器在合位還是分位均應(yīng)該將“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”置于“開關(guān)停運(yùn)”位置。在保護(hù)檢修、試驗(yàn)過程中，也必須注意不要隨意切換該開關(guān)，避免造成保護(hù)裝置的不正確動(dòng)作。

(3) 保護(hù)TWJ輸入回路可以采用斷路器輔助接點(diǎn)或斷路器TWJ 2種方式輸入保護(hù)。

若保護(hù)TWJ輸入回路采用斷路器TWJ，則“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”應(yīng)在斷路器停電后且在斷開控制電源之前進(jìn)行切換。因?yàn)閿嗦菲鱐WJ電源取自斷路器的第1組控制回路，若先退出斷路器的控制電源，則斷路器的TWJ就會(huì)返回，在“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”正確切換之前保護(hù)將無(wú)法正確采集斷路器位置。同樣，在斷路器送電時(shí)，應(yīng)先投入斷路器的控制電源， 再切換“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”。

若TWJ輸入回路采用斷路器輔助接點(diǎn)，則“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”與斷路器控制電源二者之間操作先后順序不會(huì)影響到保護(hù)正確采集斷路器位置。

(4) 對(duì)CSC103保護(hù)，邊斷路器與中斷路器公用一個(gè)“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”，在2斷路器均處停役狀態(tài)時(shí)，“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”不需切換，仍在“開關(guān)運(yùn)行”位置。進(jìn)行單斷路器復(fù)役時(shí)，需切至“非復(fù)役開關(guān)停運(yùn)”位置。例如：5011和5012均處停役狀態(tài)，現(xiàn)5011斷路器工作完畢需要復(fù)役，而5012斷路器不具備復(fù)役條件，則在5011斷路器復(fù)役后，CSC103線路保護(hù)屏上的“斷路器狀態(tài)切換開關(guān)”需切至“5012開關(guān)停運(yùn)”位置。

1 徐 強(qiáng)，張鴻鵠，汪偉偉.開關(guān)檢修把手對(duì)保護(hù)影響的研究[C].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)，2014.

2 劉金龍.500 kV開關(guān)狀態(tài)選擇把手QK的意義及影響[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2010，29(10)：92-93.

3 陸 建，王啟武，高 靚，金 敏，羅 鍵，陶世杰.變

電站主變斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)操作順序的改進(jìn)[J].電力安全技術(shù)，2012，14(8)：10-11.

2016-01-12；

2016-04-22。

張 波(1981-)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)變電運(yùn)維、故障分析工作，email：603125561@qq.com。

雷振洲(1984-)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)變電檢修、故障分析工作。

馬富強(qiáng)(1982-)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)變電運(yùn)維、故障分析工作。