對220 kV線路保護(hù)壓力閉重開關(guān)量的研究

師欽利，高 濤

（國網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司二次運(yùn)檢室，山西 呂梁 033000）

對220 kV線路保護(hù)壓力閉重開關(guān)量的研究

師欽利，高 濤

（國網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司二次運(yùn)檢室，山西 呂梁 033000）

通過對河南平高ZF11-252(L)、新東北ZF6-252、山東泰開ZF16-252GIS組合電氣斷路器操動機(jī)構(gòu)的對比，從機(jī)構(gòu)“重合閘閉鎖”的定義入手，對“合閘壓力降低”開關(guān)量的由來、作用，回路的實現(xiàn)以及與操作箱、保護(hù)重合閘的配合等多方面進(jìn)行了研究，通過故障實例相關(guān)開關(guān)量變化的比較驗證，總結(jié)出了此開關(guān)量在保護(hù)動作過程中的出現(xiàn)規(guī)律，并據(jù)此正確推斷出一起重合閘保護(hù)未動作真正原因，排除了一處隱患。

操動機(jī)構(gòu)；合閘壓力降低；閉鎖重合閘

1 斷路器操動機(jī)構(gòu)的認(rèn)識

斷路器操動機(jī)構(gòu)的任務(wù)是進(jìn)行斷路器的合閘、分閘操作以及合閘狀態(tài)的保持?！秶译娋W(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》 （修訂版） 防止GIS（包括HGIS）、SF6斷路器事故部分要求，新訂貨斷路器應(yīng)優(yōu)先選用彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)（包括彈簧儲能液壓機(jī)構(gòu)）。目前常見的220 kV GIS斷路器操動機(jī)構(gòu)有液壓操動機(jī)構(gòu)、彈簧貯能操動機(jī)構(gòu)，氣動操動機(jī)構(gòu)正在逐步退出運(yùn)行。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計要求

對于以上3種操動機(jī)構(gòu)的斷路器的控制回路在滿足基本要求外還應(yīng)滿足下列要求：液壓操作機(jī)構(gòu)應(yīng)有操作液壓閉鎖；彈簧操作機(jī)構(gòu)應(yīng)有彈簧是否完成儲能的閉鎖；氣動操作機(jī)構(gòu)的斷路器，應(yīng)有操作用壓縮空氣的氣壓閉鎖。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計原則要求，斷路器跳、合閘壓力異常閉鎖功能應(yīng)由斷路器本體機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，應(yīng)能提供2組完全獨立的壓力閉鎖接點。

1.2 機(jī)構(gòu)重合閘閉鎖的含義

重合閘操作是指一個完整的重合閘操作順序，即O—0.3 s—CO。重合閘閉鎖是指對整個操作順序的閉鎖。也就是說，壓力有泄漏且低于設(shè)定值時，斷路器不應(yīng)執(zhí)行“O—0.3 s—CO”這樣的操作順序，而只能執(zhí)行單分或單合操作；當(dāng)壓力高于設(shè)定值時,機(jī)構(gòu)能執(zhí)行完整的“O—0.3 s—CO”操作。重合閘閉鎖信號是在操動機(jī)構(gòu)的壓力下降時由壓力開關(guān)發(fā)出的。本回路可結(jié)合斷路器重合閘裝置、操作箱綜合分析。

對于電磁、氣動、液壓等操動機(jī)構(gòu)要求在分合閘電源電壓、氣壓或液壓在一定范圍內(nèi)變化時，仍能可靠工作。壓力降低禁止重合閘回路正是對應(yīng)以上兩個要求而設(shè)置的與重合閘保護(hù)的配合回路。

1.3 操作機(jī)構(gòu)工作壓力規(guī)定

河南平高ZF11-252(L)操作機(jī)構(gòu)（ABB LTD/ HMB-4.3）工作壓力表如表1所示。

表1 河南平高ZF11-252(L)操作機(jī)構(gòu)（ABB LTD/HMB-4.3）工作壓力表MPa

山東泰開ZF16-252GIS斷路器操作機(jī)構(gòu)工作壓力（單/三相）表如表2所示。

表2 山東泰開ZF16-252GIS斷路器操作機(jī)構(gòu)工作壓力（單/三相）表MPa

若液壓機(jī)構(gòu)的開關(guān)泄壓，其壓力閉鎖接點接通的順序為啟動電機(jī)、閉鎖重合、閉鎖合、閉鎖分及總閉鎖。

當(dāng)壓力低于44.4 MPa重合閘閉鎖壓力值時，閉鎖重合閘壓力接點閉合，接通操作箱內(nèi)“壓力降低禁止重合閘”回路，操作箱內(nèi)通過相關(guān)繼電器的動作或復(fù)歸，分別給2套保護(hù)裝置“壓力低”開入，視重合閘保護(hù)動作情況閉鎖重合閘。

2 操作箱壓力降低禁止重合閘回路比較

2.1 “合閘壓力降低”開關(guān)量——CZX-12R2(南瑞操作箱）

當(dāng)斷路器壓力降低禁止重合閘，對應(yīng)的接點閉合，將n50、n32短接，21YJJ、22YJJ失磁返回，對應(yīng)接點將重合閘閉鎖，并給出壓力降低禁止重合閘信號。若在合閘過程中氣壓降低，由于延時返回（0.3 s）仍能保證可靠合閘。CZX-12R2結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 “合閘壓力降低”開關(guān)量——FCX-12HP（南自操作箱）

2YJJ按正常勵磁工作方式接線，斷路器壓力監(jiān)視接點并接在2YJJ線圈兩端 即4n5—4n24之間。2YJJ接點接到重合閘裝置，當(dāng)壓力降低至不允許重合閘時2YJJ返回，其常閉接點閉合從而實現(xiàn)對重合閘的閉鎖同時有接點送至中央信號回路。FCX-12HP結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 南瑞操作箱CZX-12R2結(jié)構(gòu)

圖2 南自操作箱FCX-12HP結(jié)構(gòu)

2.3 操作箱壓力降低閉鎖重合閘兩種不同實現(xiàn)回路

通常有兩種接法，一種是將斷路器壓力接點與操作箱壓力監(jiān)視繼電器線圈并接。正常時，壓力監(jiān)視繼電器處于勵磁狀態(tài)，接入保護(hù)裝置的接點斷開，當(dāng)斷路器壓力接點閉合后將操作箱內(nèi)壓力監(jiān)視繼電器線圈短接使其失磁，其常閉接點閉合，從而給保護(hù)裝置開入壓力低開關(guān)量。如圖1、圖2的接法，由于接點與操作箱負(fù)電源連接，所以稱之為采用“負(fù)電源”接法。如：河南平高電氣股份有限公司生產(chǎn)的ZF11-252(L)GIS組合電氣，斷路器操作機(jī)構(gòu)為液壓機(jī)構(gòu)，重合閘閉鎖回路由斷路器機(jī)構(gòu)提供的“重合閘低油壓閉鎖”接點（該接點正常壓力為斷開狀態(tài),為壓力表接點，三相并聯(lián)） 串按CZX-12R2操作箱4n32與4n50之間實現(xiàn)。

另一種與之相反，稱為“正電源”接法。這種接法很好理解，當(dāng)斷路器壓力接點閉合后直接將操作箱內(nèi)壓力監(jiān)視繼電器線圈勵磁磁，其常開接點閉合，從而給保護(hù)裝置開入壓力低開關(guān)量。如在圖1中，將斷路器壓力接點直接串接在4n42 與4n3（正電源）之間。

兩種接法主要是根據(jù)操作箱內(nèi)壓力低閉鎖重合閘監(jiān)視繼電器開出接點性質(zhì)的不同來具體選擇，如開出至保護(hù)的接點為常閉時，必須采用“負(fù)電源”接法，反之則選用“正電源”接法。現(xiàn)場也可以根據(jù)斷路器壓力接點性質(zhì)決定，如對應(yīng)壓力接點正常時為閉合狀態(tài)，采用“正電源”接法，但操作箱內(nèi)壓力低閉鎖重合閘監(jiān)視繼電器開出接點必須為常閉接點。所以，上述兩種接法也不是絕對的，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際正確選用。

3“合閘壓力降低”開關(guān)量開入保護(hù)裝置后的動作邏輯

3.1 南瑞RCS931AM保護(hù)裝置開關(guān)量開入及閉鎖邏輯

610端子：投閉重，此開入有效則重合閘瞬時放電，同時溝通三跳。

625端子：合閘壓力閉鎖，此開入有效，則200ms內(nèi)若重合閘沒有啟動則放電。

3.2 南自PSL602G保護(hù)裝置開關(guān)量開入及閉鎖邏輯

5X03端子：閉鎖重合閘，此開入有效則重合閘瞬時放電，同時溝通三跳

5X04端子：低氣壓，此開入有效，則200 ms內(nèi)若重合閘沒有啟動則放電。

南瑞南自保護(hù)裝置監(jiān)測有壓力降低開入后，如果重合閘未啟動展寬200 ms放電，如果重合閘已啟動，不會放電。該邏輯設(shè)計理念是為了合閘過程中出現(xiàn)壓力降低保證合閘完成。

4 保護(hù)動作時開關(guān)量變位分析及總結(jié)

4.1 相同保護(hù)裝置不同操作箱開關(guān)量變位分析

2010年7月17日15時43分，220 kV嵐靜I線發(fā)生C相瞬時接地故障，2012年7月26日17時47分，220 kV云嵐II線發(fā)生C相瞬時接地故障，兩側(cè)線路保護(hù)均快速動作，重合成功。嵐縣站220 kV斷路器為新東北ZF6-252，操作箱配置不同。

縱聯(lián)差動RCS931AM保護(hù)起動后兩線操作箱開關(guān)量變位比較如表3所示。

表3 220 kV嵐靜I線251操作箱與220 kV云嵐II線256操作箱開關(guān)量變位比較

4.2 相同保護(hù)裝置相同操作箱開關(guān)量變位分析

2010年11月04日10時31分，220 kV勝昌Ⅱ線發(fā)生A相永久接地故障，線路兩側(cè)保護(hù)均快速動作，單相重合后加速永跳動作。2012年07月10日18時19分32秒220 kV中文線線路發(fā)生B相接地故障，線路保護(hù)均快速動作跳開B相，重合成功。

220 kV勝溪站采用山東泰開ZF16-252GIS，220 kV文水站采用河南平高ZF11-252(L)GIS組合電氣，操作箱配置相同，操作箱為南瑞CZX-12R2。

縱聯(lián)差動RCS931AM保護(hù)起動后兩線操作箱開關(guān)量變位比較如表4所示。

表4 220 kV勝昌Ⅱ線284與220 kV中文線275操作箱開關(guān)量變位比較

4.3 開關(guān)量變位總結(jié)

通過翻閱大量保護(hù)動作后開關(guān)量的變位報告總結(jié)如下。

a） 正常投單重方式，保護(hù)動作過程中RCS931AM縱聯(lián)差動保護(hù)裝置“閉重三跳”開關(guān)量變位一般由“PSL602G先重閉鎖接點”引起，如設(shè)計無相互閉鎖回路，該開關(guān)量只有在“收到遠(yuǎn)跳”開入后出現(xiàn)。

b） 當(dāng)保護(hù)裝置與CZX-12R2操作箱配合時“合閘壓力降低”開入均在300 ms后出現(xiàn)，是因為CZX-12R2操作箱內(nèi)21YJJ接點延時約300 ms后閉合，而南自FCX-12HP操作箱2YJJ接點為瞬動接點，相關(guān)開關(guān)量開入保護(hù)裝置不帶延時，一般表現(xiàn)為300 ms以內(nèi)。

5 實例驗證

2010年11月04日10時31分，220 kV某線發(fā)生A相永久接地故障，線路兩側(cè)保護(hù)均快速動作，單相重合后加速永跳動作，保護(hù)動作報告如表5所示。

根據(jù)前面對“壓力降低閉鎖重合閘”有關(guān)知識的研究和總結(jié)，很容易判斷B側(cè)縱聯(lián)差動保護(hù)“478ms閉重三跳”開關(guān)量為一錯誤開入，懷疑此開入實際應(yīng)為“合閘壓力降低”開入。此錯誤將導(dǎo)致該間隔縱聯(lián)差動保護(hù)只要一動作，合閘壓力一降低就無法實現(xiàn)重合。

經(jīng)現(xiàn)場核查確認(rèn)：該間隔縱聯(lián)差動保護(hù)屏后1RD17端子處（內(nèi)部配線1RLP2-2與1RD16短接為RCS931AM閉鎖重合閘弱電開入）錯誤的接入4P1D12（來自4n92為21YJJ接點），4P1D12正確應(yīng)開入1RD18端子（內(nèi)部配線1n625為RCS931AM壓力低閉鎖重合閘弱電開入）。

表5 2010年11月4日10時31分220kV某線保護(hù)動作報告

隱患消除后，2012年09月27日11時33分 00秒220 kV某線再次發(fā)生A相接地故障，線路兩側(cè)保護(hù)均快速動作跳開A相，后重合于故障，加速跳開斷路器三相，保護(hù)動作報告如表6所示。

表6 2012年9月4日10時31分220 kV某線保護(hù)動作報告

6 結(jié)束語

通過以上研究及實踐印證，對220 kV GIS斷路器操動機(jī)構(gòu)壓力降低閉鎖重合閘相關(guān)問題有了初步的了解和認(rèn)知，希望對大家有所啟發(fā)。實際工作中一定要注意機(jī)構(gòu)內(nèi)“重合閘閉鎖壓力”接點的正確使用和驗證，對于將“SF6低氣壓閉鎖”接入低氣壓閉鎖回路的設(shè)計，作者認(rèn)為對于彈簧機(jī)構(gòu)沒有該過程量，勿將“彈簧未儲能”接點接入操作箱“壓力降低禁止重合閘”回路，在此提出探討意見。

Study on the Protective Sw itch-on Caused by the Signal of Switch Pressure Reducing in a 220 kV Transmission Line

SHIQinli,GAO Tao

(State Grid Lvliang Power Supply Company of SEPC,Lvliang,Shanxi 033000,China)

By comparing the operating mechanism of GIS circuit breaker of Henan Pinggao ZF11- 252 (L), NewNortheast ZF6- 252,and Shandong Taikai ZF16- 252, according to the definition of Reclosing Blocking, the origin and function of the switch- on caused by the signal of Switch Pressure Reducing are studied. Besides, many other aspects are researched, including the circuit realization and the cooperation between operating box and protective re- closure. The regularities of the happening of switch- on during the protection process are summarized through empirical comparison of the switch- on in the faults, and the reason why protective re- closure didn’t act in a case was inferred so that a hidden fault was thus obviated.

operating mechanism; closing pressure drops; blocking re- closure

TM773

B

1671-0320（2016）02-0067-04

2015-11-10，

2016-02-20

師欽利（1975），男，山西呂梁人，1996年畢業(yè)于太原電力學(xué)校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)，工程師，高級技師，從事繼電保護(hù)及二次運(yùn)維專業(yè)工作；

高 濤（1989），男，山西呂梁人，2011年畢業(yè)于西安工業(yè)大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，助理工程師，從事繼電保護(hù)及二次運(yùn)維專業(yè)工作。