引言
电力系统改造工程中一次设备和二次回路不协调,在运行中暴露出断路器控制与继电保护重合闸配合的问题:线路发生故障,断路器经过一次“分—合分”的循环之后,发生非预期再合闸;在综自站的断路器检修期间,停、投控制直流电源时,发生断路器意外合闸等;继电保护操作箱与断路器机构箱防跳回路配合不当造成线路长久性故障,断路器跳开后合闸回路被断开的现象等。这些问题分别影响了现场试验分析工作、延误系统恢复时间,对断路器设备的安全和电网的稳定构成了威胁,须采取防范措施,加以解决。
1、断路器操动机构“压力低”与断路器重合闸的配合
断路器操动机构压力低闭锁重合闸的接点经过转换后,作用于相应的重合闸装置。该回路对于保护断路器、避免多次重合是必需的,也是有效的。但由于近几年来断路器本体控制回路不断完善,该回路的重要性却常常被人们所忽视。有错误观点认为:断路器合闸回路已串有压力低闭锁合闸的接点,就不需要再将“压力低压闭锁重合闸”接点接入保护装置,因此而带来了一些问题。
1 . 1 “ 压 力 低 闭 锁 重 合 闸 ” 回 路 缺 失 带 来 的 问 题
1 )断路器运行中操动机构实际压力因故低于“重合闸闭锁”的压力,此时线路发生故障,“分—合分”的重合闸循环可能损坏断路器,甚至导致断路器爆炸。
2)断路器传动试验或者运行中线路发生故障时,断路器完成一个“分—合分”的操作循环后,操动机构压力如果低于“合闸闭锁”或“操作闭锁”值,断路器本体控制回路将断开合闸回路或分、合闸回路,结果是:虽然断路器在分闸位置,但操作箱跳闸位置继电器TWJ因合闸回路被断开而不能动作,重合闸装置具备了“充电”条件。只要操动机构启动打压、压力恢复至“合闸闭锁解除”或“操作闭锁解除”所需的时间长于重合闸装置“充电”时间(一般为15s),则重合闸装置即可以“充满电”。待操动机构压力恢复、合闸回路接通时,TWJ动作启动重合闸,经过重合闸延时后就会发出合闸命令,控制断路器再次合闸。
显然,上述情形的断路器再次合闸行为是非预期的,将给断路器传动试验带来不必要的混乱;而在线路发生长久性故障的情况下,重合闸和线路保护交替动作,则会造成断路器循环合、跳的现象,是极其危险的。
1 . 2 断 路 器 与 继 电 保 护 控 制 回 路 整 改 原 则
1.2.1 线路断路器“压力低闭锁重合闸”回路
1 ) 线路断路器应提供操动机构“压力低闭锁重合闸”触点。“合闸闭锁”断开合闸回路,或者“操作闭锁”断开合、分闸回路的作用均不能代替“压力低闭锁重合闸”的作用。
2)断路器操动机构“压力低闭锁重合闸”的触点应经操作箱转换后接至对应断路器重合闸装置的“机构压力低”端子。
3)双母线接线断路器随线路保护而双重化配置的重合闸,“压力低闭锁重合闸”回路应分别接入。
4)操作箱内压力触点转换继电器应具有延时特性,或者重合闸装置本身应具备对“机构压力低”延时确认的功能,以保证断路器偷跳时能够可靠重合。
5)操作箱内的“压力低闭锁重合触点”转换继电器宜以常闭型触点的方式接入重合闸的回路。
6 ) 对于分相操作断路器, 分相操动机构压力低闭锁重合闸采用“或门”逻辑,即任一相操动机构压力低均闭锁重合闸。
7)线路间隔断路器液压、气动操动机构的“压力低闭锁重合闸”触点应闭锁相应的重合闸装置。无此触点的可以采用“压力低闭锁合闸”触点代替;断路器操动机构与继电保护控制回路的协调与配合弹簧操动机构的可采用“弹簧未储能”触点代替。
1.2.2 重合闸装置不能区分断路器单、三相跳闸的处理线路间隔分相操作断路器的重合闸装置如不能可靠区分断路器单、三相跳闸,为防止“单重”方式下断路器三相跳闸后误重合,应将“单重”方式把手触点与三相跳闸位置触点串联后接至闭锁重合闸的回路。
1.2.3 SF6断路器的SF6气体压力的闭锁方式
SF6断路器的SF6气体压力低应接入闭锁合、分闸的回路,但不接入闭锁重合闸的回路。考虑到SF6气体压力低该种缺陷的不可自愈性,基于简化二次回路的原则,并计及分相闭锁合、分闸回路时SF6气体压力低闭锁重合闸带来的上述负面影响,SF6气体压力低不接入闭锁重合闸的回路。
1.2.4 断路器控制回路闭锁方式的实现
基于简化二次回路、提高可靠性的考虑,断路器操动机构压力低和SF6断路器的SF6气体压力低闭锁的合、分闸回路,优先采用断路器机构箱内就地闭锁的方式。
2、保护操作箱与断路器操动机构“防跳”功能的协调工作
2 . 1 操 作 箱 防 跳 和 机 构 箱 防 跳 特 性 的 分 析 比 较
1)操作箱防跳由跳闸控制回路启动,其防跳继电器的动作时间应小于断路器跳闸线圈励磁到断路器跳开,其常闭辅助触点接通(具备合闸条件)的时间。操作箱内防跳继电器还兼有跳闸保持的作用。机构内断路器常开辅助触点启动,其动作时间应小于断路器合闸过程中该常开辅助触点闭合至断路器随即跳闸、常闭辅助触点接通(具备合闸条件)的时间。机构箱内防跳继电器的动作时间配合裕度相对较大。
2)操作箱内防跳继电器由于不便于引用机构箱内断路器辅助触点而采用跳闸回路启动,合闸回路保持的方式,有的为同一继电器电流线圈启动、电压线圈保持的方式,2组线圈极性需要配合。机构内的防跳继电器用断路器常开辅助触点启动,防跳继电器为单线圈、自保持方式,不存在极性问题。
2 . 2 使用中存在的主要问题
继电保护操作箱的TWJ线圈回路与机构箱中防跳继电器线圈构成的串联回路造成合令收回后机构内防跳继电器不返回,合闸回路一直被断开,只有人为断开断路器控制直流电源后才能将跳闸回路接通。由于如上原因,在运行中曾出现线路长久性故障重合不成功,再手合断路器而拒合的现象,延误了系统恢复的时间。在图1中,断路器机构箱中的防跳继电器52Y与操作箱内TWJ回路串联分压后的电压超过了防跳继电器52Y的返回电压,合闸命令撤销后,防跳继电器52Y依然不返回,从而断开了合闸回路。此时,只有通过人为断开断路器控制电源,合闸回路才恢复接通。
2 . 3 防跳功能的解决方案
2.3.1 仅使用操作箱内的防跳功能
采用操作箱TBJ防跳功能,取消机构箱内防跳功能。需要将机构箱内合闸回路控制回路中的防跳继电器常闭接点短接,使得合闸回路不受机构箱内防跳继电器的控制。此外,由于操作箱中TWJ与机构箱内防跳继电器线圈回路串联保持,除造成机构箱内防跳继电器不返回外,还可能造成操作箱内TWJ动作后不返回,进而影响保护装置和重合闸的逻辑。因此,还需要将机构箱内防跳继电器线圈回路断开或将防跳继电器拆除。
2.3.2 仅使用机构箱的防跳功能
采用机构箱内TBJ防跳功能,取消操作箱52Y防跳功能。在操作箱内将合闸控制回路中TBJ防跳继电器的常闭接点两端通过引出端子短接。为解决在TWJ回路与机构内防跳继电器不返回的问题,应在TWJ继电器线圈回路串入防跳继电器的常闭接点。
2.3.3 同时使用操作箱和机构箱的防跳功能
为使得机构箱内防跳继电器能够正确返回,同时保留操作箱内TWJ的功能,可采取如下措施之一:方案1):在TWJ回路中串入防跳继电器的常闭触点。方案2):将TWJ回路单独摘出,直接接至断路器机构箱内常闭辅助触点。
2.3.4 防跳方案的比较分析
方案2.3.1仅需要在机构箱内改线。方案2.3.2在操作箱加设短接线、同时将机构箱内触点引至操作箱。方案2.3.31)需要将机构箱内触点引至操作箱;2.3.32)则变更操作箱TWJ回路接线,并增加其至机构箱的二次线。从减少对典型二次线改造的角度看,应首先推荐方案2.3.1。如果考虑进一步提高防跳功能的冗余度,可采用方案2.3.3。从合闸控制回路的整体分析看,经过双重接点的防跳功能对合闸回路可靠性的影响几乎可以不计。如采用双操作箱,因两操作箱相互独立,不能实现箱一跳/合闸与箱二合/跳闸交叉闭锁,机构箱内的防跳功能必须保留,只能选用方案2.3.2或方案2.3.3。
3、线路保护带断路器传动试验中保护出口与断路器动作的时序配合
现场进行线路保护带断路器传动试验中,通常采用如下方法:将测试仪输出交流量接入保护装置,保护装置备用跳闸触点、合闸触点反馈至测试仪。常现如下问题:单重方式下,模拟单相长久性故障时,*终结果故障相断路器还在合位、其余两相在跳位;三重方式下,结果三相断路器*终在合位。原因如下:
**次故障,保护发跳闸令跳开断路器,测试仪输出的故障量被保护跳令撤销;装置重合令一发出,控制试验仪即输出**次故障量,保护发**跳令,在此期间,跳开相的断路器尚未重合到位、辅助触点未完成转换,跳闸回路不通,而在跳开断路器重合到位之前,试验仪输出的**次故障量又被保护**跳令控制撤销,保护跳闸令因故障量消失而返回,导致故障相断路器*后在非预期的合闸状态。而在实际运行中,断路器重合后到位,才可能再故障,断路器跳开后、故障才消失,保护跳闸令才返回。针对上述问题,可采取如下改进措施:
1)在试验仪内模拟断路器合闸时间,保护重合令反馈后到测试仪后,经此延时再输出故障量。
2)采用三相合闸位置继电器常开接点串联后,再与重合闸触点串接控制测试仪输出长久性故障量。
3)试验中在跳令发出之后、重合令发出之前,人工断开备用跳闸出口至试验仪器的连接。
4、结论
1)为了保护断路器、防止断路器非预期重合,线路间隔断路器操动机构压力低闭锁重合闸回路是必需的,不能由其它闭锁回路代替。
2)线路间隔断路器操动机构压力低闭锁重合闸回路应经继电保护操作箱转换、以延时返回的常闭触点的方式接入对应重合闸装置的“机构压力低”回路。
3 )断路器防跳跃功能宜采用继电保护操作箱内的方式。
4)线路保护带实际断路器进行传动试验方法必须考虑断路器动作与继电保护跳、合闸命令的时序配合。
