500kV斷路器保護(hù)未正確溝通三跳分析

馬 越 朱茂森

500kV斷路器保護(hù)未正確溝通三跳分析

馬 越 朱茂森

（江蘇省電力有限公司檢修分公司，南京 210003）

溝通三跳功能廣泛應(yīng)用在500kV繼電保護(hù)中，具有十分重要的作用。目前溝通三跳功能大多通過斷路器保護(hù)內(nèi)部邏輯判斷實(shí)現(xiàn)，但不同廠家對(duì)于該功能的邏輯設(shè)計(jì)存在一定差異。本文對(duì)一起500kV中斷路器保護(hù)未正確溝通三跳的原因進(jìn)行分析，并總結(jié)常見500kV斷路器保護(hù)的溝通三跳邏輯，最后給出一些思考和建議供運(yùn)維檢修人員參考。

斷路器保護(hù)；溝通三跳；運(yùn)維檢修

0 引言

目前江蘇500kV變電站都采用3/2接線方式[1]，線路一般采用單相重合閘，且為保證特高壓直流安全穩(wěn)定運(yùn)行，一般停用中斷路器保護(hù)的重合閘。為防止斷路器跳開一相后，單相重合閘裝置拒絕合閘造成非全相運(yùn)行，應(yīng)具有斷開斷路器三相的措施，并應(yīng)保證選擇性。在微機(jī)保護(hù)中，這一功能由溝通三跳和三相不一致保護(hù)來完成。三相不一致保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間較長[2]，將對(duì)500kV電網(wǎng)造成較大沖擊。溝通三跳作為斷路器非全相運(yùn)行的一種防范措施，可不經(jīng)延時(shí)和選相瞬時(shí)跳開斷路器三相，有效降低對(duì)系統(tǒng)的影響[3]。

目前500kV線路保護(hù)大多已取消溝通三跳壓板及操作箱溝通三跳回路，通過斷路器保護(hù)內(nèi)部邏輯判斷實(shí)現(xiàn)溝通三跳功能，任何故障線路保護(hù)動(dòng)作后均由斷路器保護(hù)邏輯判斷是否滿足溝通三跳條件，若滿足則由斷路器保護(hù)發(fā)出三相跳閘命令[4-5]。不同廠家斷路器保護(hù)溝通三跳的回路和邏輯設(shè)計(jì)存在一定差異，本文選取一例斷路器保護(hù)未正確溝通三跳的案例進(jìn)行分析，并總結(jié)常見500kV斷路器保護(hù)溝通三跳的邏輯，給出一些思考和建議供運(yùn)維檢修人員參考。

1 故障概況

某日，某3/2斷路器接線變電站站內(nèi)500kV線路發(fā)生單相故障，在相應(yīng)串內(nèi)中斷路器保護(hù)停用重合閘方式下中斷路器保護(hù)未溝通三跳，三相失靈瞬跳也未動(dòng)作，2.5s后由斷路器三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳開三相，與運(yùn)行要求不符。

1.1 保護(hù)邏輯說明

某公司CSC—121A（V1.07D）斷路器保護(hù)在停用重合閘功能時(shí)，斷路器保護(hù)既重合閘放電又溝通三跳。斷路器保護(hù)溝通三跳和失靈瞬跳本斷路器三相的邏輯分別如圖1和圖2所示[6]。

此外，按華東網(wǎng)調(diào)反措要求該版本斷路器保護(hù)為防止外部啟動(dòng)失靈觸頭抖動(dòng)造成斷路器保護(hù)誤動(dòng)，線路保護(hù)跳閘先開入大功率重動(dòng)繼電器，再經(jīng)重動(dòng)繼電器觸點(diǎn)開入斷路器保護(hù)。

圖1 CSC—121A斷路器保護(hù)溝通三跳邏輯

圖2 CSC—121A斷路器失靈瞬跳本斷路器三相邏輯

由圖1可知，在溝通三跳狀態(tài)時(shí)收到單相或多相跳閘命令，任一相故障電流大于0.1n，且零序或負(fù)序電流大于零序啟動(dòng)電流定值時(shí)，斷路器保護(hù)發(fā)溝通三跳令，瞬時(shí)三跳本斷路器。由圖2可知，失靈保護(hù)啟動(dòng)后，收到單相跳閘命令，且相應(yīng)地該相電流大于失靈相電流定值，則瞬時(shí)重跳該相；滿足溝通三跳時(shí)，跳閘相電流大于失靈相電流定值，則瞬時(shí)重跳三相。外部跳閘命令收回或電流條件不滿足時(shí)，收回瞬時(shí)重跳命令。

1.2 錄波及保護(hù)動(dòng)作情況

中斷路器保護(hù)錄波波形如圖3所示，由圖3可見，A相故障電流共持續(xù)39ms，A相故障電流消失后，中斷路器保護(hù)才收到線路保護(hù)Ⅰ跳A開入信號(hào)，A相電流消失到保護(hù)收到Ⅰ跳A啟動(dòng)失靈開入的時(shí)間差為3.3ms。本次故障時(shí)，線路保護(hù)動(dòng)作、故障切除、斷路器保護(hù)收到失靈開入時(shí)序如圖4所示。

圖3 中斷路器保護(hù)錄波波形

圖4 保護(hù)動(dòng)作時(shí)序圖

對(duì)于大功率繼電器的動(dòng)作延時(shí)，《線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)電纜直跳回路的要求[7]如下：

1）對(duì)于可能導(dǎo)致多個(gè)斷路器同時(shí)跳閘的直跳開入，應(yīng)采取措施防止直跳開入的保護(hù)誤動(dòng)作。例如在開入回路中裝設(shè)大功率抗干擾繼電器，或者采取軟件防誤措施。

2）大功率抗干擾繼電器的啟動(dòng)功率應(yīng)大于5W，動(dòng)作電壓在額定直流電源電壓的55%～70%范圍內(nèi)，額定直流電源電壓下動(dòng)作時(shí)間為10～35ms，應(yīng)具有抗220V工頻電壓干擾的能力。

由圖4可見，斷路器保護(hù)收到失靈開入到線路保護(hù)跳閘A相出口大約經(jīng)歷20～24ms延時(shí)，滿足大功率繼電器的動(dòng)作要求。

2 原因分析

本次故障中，雖然大功率繼電器動(dòng)作時(shí)間滿足相關(guān)規(guī)范要求，但受大功率重動(dòng)繼電器動(dòng)作時(shí)間影響，中斷路器保護(hù)收到故障相啟動(dòng)失靈開入時(shí)，故障相故障電流已由線路保護(hù)切除，電流開放條件不滿足，所以中斷路器溝通三跳及失靈瞬跳均未動(dòng)作，斷路器保護(hù)未三跳出口，符合該版本斷路器保護(hù)動(dòng)作邏輯，但該保護(hù)動(dòng)作行為可能造成事故擴(kuò)大。

在該廠家其他版本的斷路器保護(hù)中，溝通三跳和瞬時(shí)跟跳邏輯得到了優(yōu)化。在以下情況之一，保護(hù)進(jìn)入溝通三跳狀態(tài)：①三相重合方式；②重合閘“充電”未滿（不包括禁止重合閘方式）。在溝通三跳狀態(tài)時(shí)收到單相或多相跳閘命令，只要求“任一相故障電流大于0.06n或零序電流、負(fù)序電流大于零序啟動(dòng)電流定值時(shí)”，就可以三跳本斷路器；對(duì)于瞬跳邏輯，只需要“任一相電流大于失靈相電流定值，或者零序電流大于失靈保護(hù)零序電流定值或負(fù)序電流大于失靈保護(hù)負(fù)序電流定值”。在新的邏輯下，可以有效避免由于跳閘開入時(shí)故障相電流已經(jīng)切除導(dǎo)致的溝通三跳或瞬時(shí)跟跳三相未動(dòng)作的情況發(fā)生。

3 結(jié)論

溝通三跳在不同廠家斷路器保護(hù)中的實(shí)現(xiàn)邏輯略有不同，表1為不同廠家500kV斷路器保護(hù)溝通三跳邏輯對(duì)比[8-10]。

目前江蘇電網(wǎng)現(xiàn)有500kV輸電線路重合閘要求中斷路器保護(hù)“停用重合閘”，而在某些斷路器保護(hù)的邏輯中（CSC121早期版本、ABB），其溝通三跳出口需要同時(shí)滿足有跳閘開入且開入相電流大于失靈電流定值。這樣在線路單相故障時(shí)，對(duì)于跳閘開入經(jīng)大功率繼電器接入斷路器保護(hù)的情況，由于大功率繼電器存在延時(shí)，中斷路器保護(hù)有可能無法溝通三跳快速跳開斷路器三相，可能導(dǎo)致事故進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)現(xiàn)有特高壓交流和直流輸電系統(tǒng)造成不利影響[11]。

對(duì)于檢修人員，在現(xiàn)場繼電保護(hù)工作中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)失靈啟動(dòng)經(jīng)大功率繼電器開入的斷路器保護(hù)溝通三跳功能的驗(yàn)證，并通過整組實(shí)驗(yàn)的方式，確認(rèn)故障情況下中斷路器保護(hù)溝通三跳能否正確動(dòng)作，確保線路發(fā)生故障時(shí)中斷路器能夠直接溝通三跳跳開斷路器三相。

溝通三跳在500kV斷路器保護(hù)中有著廣泛的應(yīng)用，但不同廠家對(duì)于該功能的回路和邏輯設(shè)計(jì)存在一定差異，且不同廠家的保護(hù)裝置在相互配合過程中存在不確定性，現(xiàn)場繼電保護(hù)檢修人員應(yīng)加深對(duì)不同廠家溝通三跳邏輯的理解和學(xué)習(xí)，關(guān)注可能影響保護(hù)繼電保護(hù)動(dòng)作“四性”的情況，及時(shí)消除相關(guān)隱患，確保500kV電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

表1 不同廠家500kV斷路器保護(hù)溝通三跳邏輯對(duì)比

[1] 馬越, 胡鶴軒. 500kV線路重合閘未動(dòng)作案例分析[J].電工技術(shù), 2019(19): 102-103.

[2] 石桂學(xué). 發(fā)變組高壓側(cè)斷路器非全相保護(hù)配置探討[J]. 電氣技術(shù), 2019, 20(10): 99-102, 109.

[3] 黃繼東, 韓海倫, 唐慧, 等. 斷路器失靈時(shí)站內(nèi)保護(hù)解決方案綜述[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2011, 39(12): 146-150.

[4] 陳強(qiáng), 張杰. 3/2及雙母接線方式下溝通三跳應(yīng)用分析[J]. 廣西電力, 2015(3): 26-29.

[5] 喬彥濤, 徐興豫, 于士謙, 等. 開關(guān)死區(qū)(失靈)保護(hù)優(yōu)化方案及測試應(yīng)用[J]. 電氣技術(shù), 2019, 20(1): 97-100, 105.

[6] 高齊利, 劉峰. 斷路器輔助保護(hù)瞬時(shí)跟跳邏輯存在問題分析及改進(jìn)[J]. 電網(wǎng)與清潔能源, 2012, 28(9): 45-49.

[7] 吳濤. 變電站繼電保護(hù)二次回路的設(shè)計(jì)、實(shí)施及相關(guān)問題研究[D]. 長春: 長春工業(yè)大學(xué), 2019.

[8] 許寅卿. 500kV線路保護(hù)中“TWJ”與“斷路器位置切換開關(guān)”的關(guān)系[J]. 電力與能源, 2020, 41(3): 325-327.

[9] 游穎敏, 王景芹, 舒亮, 等. 斷路器保護(hù)特性測試電流的自適應(yīng)控制策略[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2020, 35(15): 3203-3213.

[10] 王祺元, 趙靜, 劉海斌, 等. 晉南特高壓直流輸電工程斷路器重復(fù)分合閘問題的分析[J]. 電氣技術(shù), 2019, 20(9): 101-104, 113.

[11] 劉懷東, 王錦橋, 馮志強(qiáng), 等. 重合閘時(shí)刻對(duì)動(dòng)態(tài)安全域的影響及最優(yōu)重合時(shí)刻實(shí)用算法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2018, 33(8): 1854-1862.

Analysis of fault operation of communicated three-phase trip of 500kV circuit breaker protection

MA Yue ZHU Maosen

(Maintenance Branch of State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd, Nanjing 210003)

Communicated three-phase trip is widely used and plays an important role in 500kV relay protection. This function is mostly accomplished by internal logic judgment of circuit breaker protection, but there are some differences among manufactures. The reason of a fault operation case of communicated three-phase trip of 500kV circuit breaker protection is analyzed, and the logic of communicated three-phase of several type 500kV circuit breaker protections is summarized. Some suggestions about relay maintenance are given in the end.

circuit breaker protection; communicated three-phase trip; operation and maintenance

2021-01-13

2021-02-07

馬 越（1989—），男，南京市人，碩士，工程師，主要從事電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)維檢修及運(yùn)行分析工作。