斷路器跳位監(jiān)視回路與防跳回路間寄生回路的危害分析及改進(jìn)意見

引言

跳位監(jiān)視回路與防跳回路是斷路器控制回路中兩個非常重要的功能回路。跳位監(jiān)視回路取自斷路器操作箱,起著監(jiān)視合閘回路完整性的作用,由操作箱廠家生產(chǎn)設(shè)計,由變電二次專業(yè)進(jìn)行維護(hù)和管理:斷路器防跳功能由兩種方式實現(xiàn),一種為操作箱防跳,另一種為斷路器機(jī)構(gòu)自帶防跳,其中斷路器機(jī)構(gòu)箱防跳回路由斷路器廠家生產(chǎn)設(shè)計,由變電一次專業(yè)進(jìn)行維護(hù)和管理。由于跳位監(jiān)視回路與防跳回路分屬不同的生產(chǎn)廠家,缺乏相互配合的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),同時維護(hù)階段又分屬不同的專業(yè)班組,缺乏統(tǒng)一的維護(hù)和管理,根據(jù)廣東電網(wǎng)公司2007版繼電保護(hù)反措的要求:"為了防止操作箱及斷路器機(jī)構(gòu)箱兩套防跳回路同時使用時產(chǎn)生寄生回路,每個斷路器應(yīng)且只應(yīng)使用一套防跳回路。"根據(jù)南方電網(wǎng)公司2014版繼電保護(hù)反措要求:"防跳回路優(yōu)先使用機(jī)構(gòu)箱防跳。"在實際運行中,二次專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)即使僅使用斷路器機(jī)構(gòu)箱防跳,在一些情況下由于斷路器機(jī)構(gòu)箱防跳繼電器和跳位監(jiān)視繼電器的參數(shù)配合問題,會導(dǎo)致斷路器跳位監(jiān)視回路與防跳回路之間產(chǎn)生寄生回路,輕則影響斷路器操作箱指示燈的正確性,重則影響斷路器的正常合閘,嚴(yán)重危害電網(wǎng)及設(shè)備的安全運行。本文將就此類缺陷回路進(jìn)行分析。

1典型案例分析

1.1一起斷路器防跳繼電器無法自行返回的缺陷實例

在110kV某變電站110kV線路保護(hù)驗收時,二次專業(yè)人員進(jìn)行斷路器防跳試驗后,斷路器無法手合成功。經(jīng)檢查后臺無異常信號,斷路器操作箱分位指示正常。經(jīng)現(xiàn)場查證,該斷路器控制回路已取消操作箱防跳,僅應(yīng)用機(jī)構(gòu)箱防跳。在檢查斷路器機(jī)構(gòu)箱的防跳動作過程中發(fā)現(xiàn),斷路器合閘再次跳開后,防跳繼電器動作并與跳位監(jiān)視回路形成寄生回路,導(dǎo)致防跳繼電器無法自行返回,持續(xù)斷開斷路器合閘回路,導(dǎo)致斷路器無法合閘。斷開操作電源后,防跳繼電器返回,斷路器可以正常手合。

1.2一起斷路器操作箱跳合位指示燈同時亮起的缺陷實例

110kV某變電站在運行過程中,運維人員發(fā)現(xiàn)#2主變操作箱上主變變高102斷路器分位和合位指示燈同時亮起,結(jié)合停電檢查發(fā)現(xiàn),該斷路器已取消操作箱防跳,僅應(yīng)用機(jī)構(gòu)箱防跳。經(jīng)分析,由于跳位監(jiān)視回路與防跳回路繼電器參數(shù)配合不當(dāng),產(chǎn)生寄生回路,故導(dǎo)致斷路器在合位過程中跳位監(jiān)視繼電器啟動,造成操作箱顯示斷路器的分位、合位指示燈同時亮起。后取消機(jī)構(gòu)箱防跳,改用操作箱防跳,該缺陷得以消除。

2斷路器跳位監(jiān)視與防跳回路的寄生回路分析

典型的斷路器控制回路如圖1所示。由圖1可知,斷路器操作箱及機(jī)構(gòu)箱均設(shè)有防跳回路,為防止兩個防跳回路同時啟用造成斷路器控制回路的寄生,在廣東電網(wǎng)2007版反措中要求,在此情況下只允許使用一套防跳,在南網(wǎng)2014年反措要求中提到,優(yōu)先使用機(jī)構(gòu)箱防跳,圖1為取消操作箱防跳,用S2短接HBJV后的斷路器控制回路示意圖。

斷路器的防跳回路試驗:在持續(xù)輸入斷路器合閘的信號過程中,若斷路器遇故障跳開后,斷路器應(yīng)不會再次合閘,從而實現(xiàn)斷路器的防跳功能。如圖1所示,當(dāng)斷路器手合信號持續(xù)發(fā)生時,合閘保持繼電器觸發(fā)合閘自保持回路,斷路器合到位后DL節(jié)點閉合,遠(yuǎn)方合閘正電啟動防跳繼電器KA,并觸發(fā)KA自保持回路,同時由于防跳繼電器KA常閉節(jié)點串入合閘回路中,此時該節(jié)點斷開,持續(xù)斷開開關(guān)合閘回路,開關(guān)無法合閘。參照上述斷路器的控制回路可知如下兩種情況:(1）在斷路器合閘狀態(tài)下,防跳回路中DL常開節(jié)點閉合,此時自跳位監(jiān)視繼電器處正電至防跳回路負(fù)電形成一個寄生回路:(2）在斷路器合閘過程中,DL接點瞬時閉合,啟動防跳繼電器KA,并經(jīng)KA接點自保持,若此時合閘信號消失,KA和TwJ繼電器由于參數(shù)配合不當(dāng)導(dǎo)致KA不能瞬時返回,此時也將產(chǎn)生寄生回路。

2.1斷路器合位時,跳位監(jiān)視與機(jī)構(gòu)箱防跳產(chǎn)生的寄生回路分析

在斷路器合閘位置時,跳位監(jiān)視與機(jī)構(gòu)箱防跳將產(chǎn)生如圖2所示的寄生回路。在此情況下,若TwJ與KA均未達(dá)到動作電壓,則雖然該回路存在但是不影響開關(guān)控制回路的正常工作:但若TwJ繼電器與KA繼電器參數(shù)配合不當(dāng),導(dǎo)致TwJ繼電器異常啟動,將會出現(xiàn)典型案例1.2中的情況,即在操作箱觀察到斷路器的分位及合位燈同時亮起,此情況僅影響操作箱指示異常,不影響斷路器分合閘回路正常工作。

2.2防跳動作后KA繼電器無法返回情況下,跳位監(jiān)視與機(jī)構(gòu)箱防跳產(chǎn)生的寄生回路分析

由于不同廠家的TwJ與KA繼電器參數(shù)配合不當(dāng),防跳回路啟動后KA繼電器無法返回,將產(chǎn)生如圖2所示的寄生回路,由于防跳繼電器KA持續(xù)啟動,則其串于斷路器合閘回路中的常閉節(jié)點將斷開,合閘回路不通,導(dǎo)致后續(xù)斷路器無法合閘。在此情況下會出現(xiàn)下述兩種現(xiàn)象:(1）TwJ因達(dá)到動作電壓而動作,操作箱斷路器跳位燈亮起,但是斷路器無法合閘。此現(xiàn)象即上文所提典型案例1.1的情況。跳位監(jiān)視繼電器TwJ的重要功能之一是為了監(jiān)視合閘回路的完好性,此時斷路器的合閘回路由于被防跳繼電器KA斷開,導(dǎo)致無法正常合閘。TwJ依然亮起,調(diào)度及后臺未收到控制斷線信號,誤導(dǎo)專業(yè)人員判斷斷路器的合閘回路是完好的,這種情況會影響事故處理時現(xiàn)場人員做出快速準(zhǔn)確的判斷。(2）TwJ未達(dá)到動作電壓,操作箱斷路器位置燈不亮,斷路器無法合閘。此時由于開關(guān)在分位,TwJ未動作,調(diào)度及后臺將收到"控制回路斷線"告警。

在此類回路缺陷狀況下,將影響斷路器防跳回路啟動后的正常合閘功能,例如斷路器故障跳閘后,事故處理時,斷路器無法正常合閘,只有斷開控制電源,復(fù)歸操作箱才可以消除回路異常。若事故處理人員缺乏相關(guān)經(jīng)驗,無法快速判斷、消除故障,則會大大降低電力系統(tǒng)的事故處理效率。

3實際應(yīng)用的斷路器跳位監(jiān)視回路與防跳回路的改進(jìn)方法

3.1取消斷路器機(jī)構(gòu)箱防跳功能,改用操作箱防跳

針對跳位監(jiān)視回路與機(jī)構(gòu)箱防跳回路參數(shù)配合不當(dāng)而產(chǎn)生的寄生回路,采取取消機(jī)構(gòu)防跳功能的方法。這種方法的優(yōu)點是從源頭上消除了該寄生回路的形成,但存在如下問題:(1）斷路器就地操作時缺少防跳功能,危及斷路器就地操作時人身及設(shè)備風(fēng)險。(2）操作箱防跳回路存在死區(qū),即合閘信號持續(xù)保持過程中,若斷路器因機(jī)構(gòu)故障、三相不一致繼電器動作等原因而跳開,由于不經(jīng)操作箱的跳閘無法啟動防跳回路,則可能造成斷路器跳躍。綜合考慮,僅應(yīng)用操作箱防跳,針對一些老舊變電站,斷路器機(jī)構(gòu)箱回路改造困難時,該方法可以很好地解決問題。具體做法可參照圖1所示的典型回路,拆除機(jī)構(gòu)箱防跳回路即可。

3.2應(yīng)用遠(yuǎn)方/就地把手切換兩組防跳功能

為了解決僅采用操作箱防跳,斷路器就地操作時失去防跳功能的缺陷,可在斷路器機(jī)構(gòu)箱防跳回路中串入"遠(yuǎn)方/就地"切換把手,如圖3中改進(jìn)方法3.2所示,實現(xiàn)在遠(yuǎn)方操作時使用操作箱防跳,就地操作時采用機(jī)構(gòu)箱防跳功能。該方法對比3.1,可解決斷路器就地操作時無防跳回路保護(hù)的問題,但是在斷路器正常運行時,遠(yuǎn)方/就地把手切換至遠(yuǎn)方位置,也無法解決防跳回路僅能通過操作箱合閘啟動所帶來的保護(hù)死區(qū)問題。

3.3在跳位監(jiān)視回路中串聯(lián)斷路器位置的常閉輔助接點及防跳繼電器常閉接點

為了解決上述問題,可在跳位監(jiān)視回路中串聯(lián)防跳繼電器KA及斷路器DL的常閉節(jié)點,如圖3中改進(jìn)方法3.3所示。即使KA與TwJ的參數(shù)配合不當(dāng),跳位監(jiān)視回路與防跳回路中同時有斷路器DL輔助節(jié)點的常開及常閉節(jié)點、防跳繼電器KA的常開及常閉節(jié)點,且二者不會同時閉合,則圖2所示的寄生回路將不復(fù)存在。本方法可以完美解決僅使用或切換至斷路器操作箱防跳回路導(dǎo)致的就地操作時無防跳回路保護(hù)的問題:還可以解決應(yīng)用或切換至斷路器操作箱防跳回路時,僅能通過操作箱合閘啟動防跳所帶來的保護(hù)死區(qū)問題。

4總結(jié)與建議

4.1有關(guān)電網(wǎng)部門制定操作箱及機(jī)構(gòu)箱重要繼電器的詳細(xì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

目前存在的跳位監(jiān)視繼電器和防跳繼電器的參數(shù)配合不當(dāng)問題,主要是由于在現(xiàn)有招投標(biāo)模式下,電氣一次設(shè)備廠家與二次設(shè)備廠家的設(shè)備分別生產(chǎn),不會進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的溝通。相關(guān)的繼電器參數(shù)規(guī)范比較籠統(tǒng),要求不夠具體,無法指導(dǎo)廠家進(jìn)行合理生產(chǎn)。因此,關(guān)于操作箱及機(jī)構(gòu)箱重要繼電器的參數(shù)要求,建議有關(guān)電力部門制定更加具體、可操作的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),指導(dǎo)電氣設(shè)備廠家進(jìn)行合理改進(jìn),從生產(chǎn)上直接解決跳位監(jiān)視繼電器與防跳繼電器之間參數(shù)配合不當(dāng)?shù)膯栴}。

4.2加強二次專業(yè)的防跳回路驗收工作

對于新投運的存在跳位監(jiān)視回路及防跳回路的設(shè)備,相關(guān)驗收人員要認(rèn)真學(xué)習(xí)防跳回路與跳位監(jiān)視回路中可能存在的安全隱患,在驗收過程中,注意防跳及跳位監(jiān)視回路的設(shè)計是否存在安全隱患,如果存在如文中所述的安全隱患,要及時提醒設(shè)計人員進(jìn)行更改。在驗收過程中,著重對防跳回路進(jìn)行試驗,觀察試驗現(xiàn)象,確保防跳回路及跳位監(jiān)視回路的功能獨立且正常。

4.3對于存在寄生回路問題的跳位監(jiān)視及防跳回路要選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行改進(jìn)

對于已投運設(shè)備,通過停電檢查等,對開關(guān)的防跳回路功能進(jìn)行試驗,如果存在跳位監(jiān)視回路與防跳回路之間參數(shù)配合不當(dāng)?shù)膯栴},建議結(jié)合現(xiàn)場實際進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)方案如文中3.1、3.2、3.3所述。