設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致自動(dòng)重合閘異常動(dòng)作原因分析

王新偉，譚繼銳，劉文娟，從海洋

（1.國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司檢修分公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致自動(dòng)重合閘異常動(dòng)作原因分析

王新偉1，譚繼銳1，劉文娟2，從海洋2

（1.國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司檢修分公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

為查找一起保護(hù)裝置調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的重合閘不正確動(dòng)作原因，文中從現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置實(shí)際動(dòng)作分析入手，發(fā)現(xiàn)重合閘回路設(shè)計(jì)中將三相的TWJ短接而導(dǎo)致重合閘閉鎖為直接原因，提出分相獨(dú)立引入TWJ開(kāi)入量的整改措施，保證重合閘正確動(dòng)作。

重合閘；設(shè)計(jì)缺陷；整改措施

在電力系統(tǒng)中，輸電線(xiàn)路特別是架空線(xiàn)路最容易發(fā)生故障，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)中80%的輸電線(xiàn)路故障為瞬時(shí)性故障，此時(shí)需要自動(dòng)重合閘裝置準(zhǔn)確動(dòng)作以降低此類(lèi)瞬時(shí)性故障的影響。

自動(dòng)重合閘即當(dāng)架空線(xiàn)路 （或母線(xiàn)）因故斷開(kāi)后，被斷開(kāi)的斷路器經(jīng)預(yù)定短時(shí)延而自動(dòng)合閘，如故障未消除，則由保護(hù)動(dòng)作將斷路器再次斷開(kāi)的操作，按其工作方式分為三相重合閘、單相重合閘和綜合重合閘。

輸電線(xiàn)路自動(dòng)重合閘，主要用于恢復(fù)電力網(wǎng)的完整性，防止電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定性和避免電力系統(tǒng)發(fā)生大面積停電事故。故障發(fā)生時(shí)，自動(dòng)重合閘裝置快速、有效的動(dòng)作對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用［1－2］。

本文根據(jù)某220 kV變電站一起繼電保護(hù)裝置調(diào)試工作中發(fā)現(xiàn)的斷路器重合閘異常動(dòng)作問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出整改措施。

1 故障情況

某220 kV變電站位于當(dāng)?shù)刎?fù)荷中心，220 kV側(cè)為雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)型式，進(jìn)線(xiàn)6回；66 kV側(cè)為雙母線(xiàn)接線(xiàn)型式，出線(xiàn)12回；2臺(tái)180 MVA主變壓器。220 kV每回線(xiàn)路按雙重化配置具有選線(xiàn)功能的全線(xiàn)速動(dòng)保護(hù)。每套線(xiàn)路保護(hù)含重合閘功能，2套重合閘均采用一對(duì)一啟動(dòng)和斷路器控制狀態(tài)與位置啟動(dòng)方式，不采用2套重合閘相互啟動(dòng)和相互閉鎖，重合閘可實(shí)現(xiàn)單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘和停用方式。220 kV旁路開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置單套配置，使用國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司PSL602G數(shù)字式線(xiàn)路保護(hù)裝置，操作箱為南瑞繼保CZX－12R2型裝置。

在對(duì)保護(hù)裝置調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：重合閘把手置于 “單重”位置，當(dāng)試驗(yàn)儀加入故障量模擬A相單相故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，動(dòng)作于A相斷路器跳閘，隨后B、C相跳閘，發(fā)生斷路器三跳，A相重合閘未動(dòng)作。而用相同的程序分別模擬B、C相短路故障時(shí)，保護(hù)均正確動(dòng)作，斷路器動(dòng)作正確跳閘，并重合成功，實(shí)現(xiàn) “單跳單合”。

此次試驗(yàn)，B、C相均可實(shí)現(xiàn)單相重合閘，A相重合閘出現(xiàn)動(dòng)作異常情況。

2 原因分析

2.1 重合閘動(dòng)作邏輯

大多數(shù)情況下，線(xiàn)路故障是暫時(shí)性的，當(dāng)線(xiàn)路出現(xiàn)單相瞬時(shí)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置使斷路器跳閘，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間延時(shí)，重合閘裝置動(dòng)作，使跳開(kāi)相斷路器重新合上，實(shí)現(xiàn) “單跳單合”，從而提高電力系統(tǒng)供電的可靠性。重合閘時(shí)間即從故障切除后到斷路器主斷口重新合上的時(shí)間，具體時(shí)間應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)條件、系統(tǒng)穩(wěn)定的要求等因素選定。220 kV線(xiàn)路發(fā)生故障切除后的故障消弧及絕緣恢復(fù)時(shí)間制約的單相重合閘最短時(shí)間應(yīng)不小于0.5 s。

少數(shù)情況屬于永久性故障，重合閘裝置動(dòng)作后依靠保護(hù)裝置動(dòng)作再次跳開(kāi)斷路器而不再重合，避免多次重合對(duì)系統(tǒng)造成的沖擊［3］，待原因查明后，予以排除再送電。

若單相重合閘不成功，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要，線(xiàn)路需轉(zhuǎn)入長(zhǎng)期非全相運(yùn)行時(shí)，應(yīng)考慮長(zhǎng)期出現(xiàn)的負(fù)序電流對(duì)發(fā)電機(jī)的影響及長(zhǎng)期出現(xiàn)的負(fù)序和零序電流對(duì)繼電保護(hù)和通信線(xiàn)路的干擾。如電力系統(tǒng)不允許長(zhǎng)期非全相運(yùn)行，為防止斷路器一相斷開(kāi)后，由于單相重合閘裝置拒絕合閘而造成長(zhǎng)期非全相運(yùn)行，應(yīng)具有斷開(kāi)三相的措施，即應(yīng)具有非全相保護(hù)以跳開(kāi) B、 C相斷路器［4－5］， 不再進(jìn)行重合。

2.2 A相單相故障動(dòng)作情況分析

在模擬A相單相故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，A相斷路器跳閘后，重合閘未動(dòng)作，但隨后B、C相也跳閘，操作箱的2組TA、TB、TC燈均在熄滅狀態(tài)，通過(guò)觀察，分析在電力系統(tǒng)不允許長(zhǎng)期非全相運(yùn)行單相重合閘裝置時(shí)，單相重合閘裝置拒絕合閘而造成非全相運(yùn)行，應(yīng)實(shí)現(xiàn)B、C兩相跳閘，即斷路器本體的非全相保護(hù)動(dòng)作，使B、C兩相斷路器跳開(kāi)。

220 kV電壓分相操作的斷路器三相不一致保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般為0.5～4.0 s可調(diào)，以躲開(kāi)單相重合閘動(dòng)作周期。通過(guò)核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的重合閘定值和斷路器本體的非全相保護(hù)的時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，重合閘動(dòng)作時(shí)間為0.5 s，可以保證重合閘動(dòng)作的可靠性［6］，重合閘的時(shí)間定值不存在問(wèn)題，因此斷路器本體的非全相保護(hù)動(dòng)作正確，此時(shí)必然存在閉鎖重合閘條件。

2.3 查找閉鎖重合閘的條件

通過(guò)查閱PSL602G數(shù)字式線(xiàn)路保護(hù)裝置說(shuō)明書(shū)后發(fā)現(xiàn)，單相跳閘啟動(dòng)重合閘有2個(gè)說(shuō)明［7］：

a.如果出現(xiàn)兩相及以上的TWJ開(kāi)入或兩相及以上的跳閘命令，將閉鎖單重啟動(dòng)重合閘。

b.保護(hù)單跳啟動(dòng)重合閘的條件為保護(hù)發(fā)單相跳閘信號(hào)；跳閘相無(wú)電流且無(wú)跳令；不滿(mǎn)足三相啟動(dòng)條件；重合閘處于單重或綜重方式。

通過(guò)說(shuō)明b可以得出，如果單相跳閘后出現(xiàn)兩相及以上的TWJ開(kāi)入將閉鎖重合閘，此時(shí)查找問(wèn)題的重點(diǎn)在于是否在A相跳閘后出現(xiàn)了兩相及以上的TWJ開(kāi)入。

退出斷路器本體的非全相保護(hù)后，再次模擬A相單相故障，A相斷路器跳閘，此時(shí)B、C相斷路器并未跳閘，查看保護(hù)裝置的開(kāi)入量信息發(fā)現(xiàn)：TWJA＝1； TWJB＝1； TWJC＝1。

當(dāng)A相跳閘后，TWJA＝1為正確，但此時(shí)TWJB＝1、TWJC＝1與實(shí)際不符，這一情況恰恰滿(mǎn)足閉鎖單相重合閘的說(shuō)明b，即單相跳閘后出現(xiàn)兩相及以上的TWJ開(kāi)入將閉鎖重合閘，導(dǎo)致出現(xiàn)A相斷路器動(dòng)作后不重合的問(wèn)題。

圖紙的開(kāi)關(guān)量輸入部分和現(xiàn)場(chǎng)的接線(xiàn)情況，如圖1、圖2所示。

圖1 圖紙開(kāi)關(guān)量輸入部分

圖2 端子排接線(xiàn)圖

由圖1、圖2可以看出：1D63、1D64、1D65端子存在短接狀態(tài)，導(dǎo)致當(dāng)A相跳閘后存在3個(gè)TWJ開(kāi)入的情況，從而滿(mǎn)足了閉鎖單相重合閘的條件b，可知圖紙?jiān)O(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致A相跳閘后不能重合。

3 改進(jìn)措施

根據(jù)以上分析，針對(duì)A相跳閘后存在3個(gè)TWJ開(kāi)入情況，現(xiàn)場(chǎng)將1D63、1D64、1D65端子間短接線(xiàn)拆除，重新引入實(shí)際的TWJB、TWJC，使三相TWJ開(kāi)入互相獨(dú)立，端子排接線(xiàn)形成對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1所示。

表1 端子排接線(xiàn)對(duì)應(yīng)關(guān)系

由表1可見(jiàn)，重新引入TWJB和TWJC，當(dāng)發(fā)生單相故障時(shí)，保證三相TWJ開(kāi)入互相獨(dú)立，可以客觀反映故障情況，保證重合閘裝置正確動(dòng)作。如上改進(jìn)方法簡(jiǎn)單、明晰，改造費(fèi)用低，效果顯著。

出現(xiàn)此類(lèi)缺陷的主要原因是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)有誤，設(shè)計(jì)工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，圖紙的質(zhì)量直接影響著工程質(zhì)量，一旦發(fā)生事故將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至產(chǎn)生政治影響。為避免類(lèi)似事件的發(fā)生，一方面要求設(shè)計(jì)人員努力提高專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，更重要的是設(shè)計(jì)人員要端正態(tài)度，正視電力建設(shè)的重要地位。努力提高設(shè)計(jì)水平，深入了解設(shè)備性能，加強(qiáng)同廠(chǎng)家、施工方及調(diào)試方的溝通，避免設(shè)計(jì)缺陷，保證工程質(zhì)量。

一項(xiàng)優(yōu)質(zhì)工程是多方協(xié)作的成果，參建各方應(yīng)該互相配合、互相監(jiān)督。施工人員在施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)可能存在的問(wèn)題加以重視，如有疑問(wèn)，應(yīng)積極與監(jiān)理、設(shè)計(jì)等溝通，及時(shí)解決問(wèn)題。

變電站調(diào)試工作是工程投運(yùn)前最后一道關(guān)口，調(diào)試任務(wù)繁重，尤其是220 kV及以上工程，調(diào)試人員應(yīng)對(duì)調(diào)試工作保持嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)致的態(tài)度，為運(yùn)行安全把好最后一道關(guān)。

4 結(jié)束語(yǔ)

此次單相重合閘異常動(dòng)作的直接原因?yàn)橹睾祥l回路設(shè)計(jì)缺陷，如果此時(shí)旁路開(kāi)關(guān)代送的某條線(xiàn)路發(fā)生A相故障，則會(huì)導(dǎo)致A相故障后斷路器跳閘不能重合，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，產(chǎn)生嚴(yán)重影響。電力工程建設(shè)是一項(xiàng)多方配合的系統(tǒng)工程，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，在工程建設(shè)中參建各方應(yīng)密切配合，通力合作，每個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)疏漏都會(huì)對(duì)整個(gè)工程造成影響。

a. 要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)自身素質(zhì)，提高專(zhuān)業(yè)水平，詳細(xì)了解設(shè)備特點(diǎn)，與設(shè)備廠(chǎng)家加強(qiáng)溝通，如有必要應(yīng)及時(shí)召開(kāi)設(shè)計(jì)聯(lián)系會(huì)，各方密切合作，保證工程質(zhì)量。工程建設(shè)過(guò)程中必須嚴(yán)把設(shè)計(jì)關(guān)，從源頭上杜絕此類(lèi)安全隱患。

b. 提高施工人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，對(duì)施工圖紙要深入了解，在施工中對(duì)設(shè)計(jì)有誤的圖紙有一定的校審能力。施工中如有疑問(wèn)，及時(shí)與設(shè)計(jì)人員溝通。

c. 驗(yàn)收調(diào)試環(huán)節(jié)，應(yīng)細(xì)致全面。尤其是220 kV及以上的變電站，由于三相斷路器的分相操作的特殊性，要求保護(hù)帶斷路器傳動(dòng)的過(guò)程中，應(yīng)三相斷路器逐相驗(yàn)證，不能 “以偏概全”。

［1］ 電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定：DL／T 5147—2001［S］.

［2］ 劉 洋，林 莘.SF6斷路器重合閘后開(kāi)斷瞬態(tài)恢復(fù)電壓的研究 ［J］.東北電力技術(shù)， 2015， 36 （3）： 1－6.

［3］ 邵寶珠，姜 偉，宋 丹.同塔雙回線(xiàn)優(yōu)化重合閘與保護(hù)配合方式的研究 ［J］.東北電力技術(shù)，2009，30（11）：7－10，17.

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

［5］ 唐建輝，黃紅荔.電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置 ［M］.北京：中國(guó)電力出版社， 2005： 126－127， 138－140.

［6］ 劉樹(shù)森.地區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定性分析 ［J］.東北電力技術(shù)，2006，27 （4）： 46－52.

［7］ PSL602—技術(shù)說(shuō)明書(shū) ［Z］.南京：國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司，2015：87－95.

Analysis on Cause of Automatic Reclosing Caused by Design Defects

WANG Xinwei1， TAN Jirui1， LIUWenjuan2， CONG Haiyang2

（1.State Grid East Inner Mongolia Co.， Ltd.， Maintenance Brach， Tongliao， Mongolia 028000， China；2.State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang， Liaoning 110006， China）

To find out the reason of incorrectingmotion occurring in protective devices debug of reclosing device， the thesismakes an analysis of practical action process phenomenon in the field of protective devices.It finds out that the direct reason for the incorrectmotion of reclosing device is reclosing locked.Resulted by shorting three-phase TWJ in circuit design of reclosing device，it puts forwards the rectification measure of exporting TWJ input by separation and independence ensuring.It correctsmotion of reclosing device.

reclosing device； design flaws； rectificationmeasure

TM762.2

A

1004－7913（2017）11－0054－03

王新偉 （1986），男，碩士，工程師，主要從事繼電保護(hù)工作。

2017－08－30）