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中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)活動(dòng)專區(qū) 部分型號(hào)500kV線路斷路器存在跳位延遲返回的現(xiàn)象，與繼電保護(hù)功能配合存在問題,。云南電力調(diào)度控制中心,、云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局的研究人員楊遠(yuǎn)航、孔德志,、李開云、解良,、石恒初，在2022年第7期《電氣技術(shù)》上撰文,，分析500kV線路斷路器跳位延遲返回對(duì)繼電保護(hù)功能的影響，指出跳位返回遲滯可能導(dǎo)致線路單相故障時(shí)重合失敗,，以及斷路器死區(qū)保護(hù)功能無法正確實(shí)現(xiàn),。從規(guī)劃設(shè)計(jì)和二次回路完善的角度,，提出優(yōu)化設(shè)備選型,、改接斷路器輔助觸頭、優(yōu)化合閘回路等解決措施。
在云南電網(wǎng)500kV線路保護(hù)運(yùn)維過程中，發(fā)現(xiàn)其中一條500kV線路發(fā)生單相（B相）故障，故障錄波如圖1所示,，線路保護(hù)動(dòng)作跳開故障相斷路器后,，斷路器跳位未立即返回，且斷路器跳位返回有300ms延時(shí),，即存在跳位延遲返回的現(xiàn)象,，而線路保護(hù)和斷路器保護(hù)的部分功能邏輯涉及斷路器跳位判據(jù)，跳位返回遲滯可能影響保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn),，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作，危及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,。
經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際模擬試驗(yàn)并查閱斷路器機(jī)構(gòu)二次回路圖紙發(fā)現(xiàn),，部分?jǐn)嗦菲鲝S家在滿足斷路器“分-合-分”動(dòng)作特性的要求下，出于防止斷路器短時(shí)間內(nèi)分合閘的考慮,，在合閘控制回路中加入了時(shí)間繼電器SJ3,，如圖2所示。該繼電器時(shí)間默認(rèn)整定為300ms,，斷路器在合位時(shí),，SJ3繼電器失磁，合閘回路不通,。當(dāng)斷路器由合到分后,，斷路器輔助觸頭S0-A：31、32導(dǎo)通,，SJ3繼電器勵(lì)磁,，到達(dá)延時(shí)時(shí)間300ms后,，SJ3：11,、14觸點(diǎn)導(dǎo)通,，從而啟動(dòng)斷路器操作箱TWJ動(dòng)作，故斷路器跳位返回需要經(jīng)過300ms延時(shí),。
目前,，繼電保護(hù)功能設(shè)計(jì)中未針對(duì)此特殊情況采取專門應(yīng)對(duì)措施，繼電保護(hù)功能可能存在不適應(yīng)問題,。本文系統(tǒng)梳理,、分析涉及跳位判據(jù)的保護(hù)功能的適應(yīng)性，指出跳位返回延遲可能造成線路保護(hù)中的“單跳失敗”誤動(dòng),，以及斷路器保護(hù)中的“死區(qū)保護(hù)”不正確動(dòng)作,，并從設(shè)備選型、二次回路優(yōu)化角度提出解決措施。1.1 對(duì)線路保護(hù)“單跳失敗”功能的影響在500kV線路保護(hù)中,，“單跳失敗”邏輯判別有兩種方式：①斷路器跳閘位置與電流判據(jù)“或”邏輯判別；②單判電流,。跳位延遲返回對(duì)兩種判別方式的動(dòng)作邏輯影響如下,。此方式下,，保護(hù)發(fā)出單相跳閘令后,，通過判斷出現(xiàn)電流“從有到無”的變化或150ms內(nèi)收到跳位開入來判斷單相跳閘成功,，否則判斷單相跳閘失敗并永跳三相,。電流及位置同時(shí)判保護(hù)單跳失敗邏輯如圖3所示。
圖3 電流及位置同時(shí)判保護(hù)單跳失敗邏輯在該種邏輯判別條件下,，若線路處于空載工況或故障電流較小,，不足以實(shí)現(xiàn)電流“從有到無”的判別，則必須依賴斷路器跳位在150ms內(nèi)返回,，否則線路保護(hù)將判為單相跳閘失敗直接三跳斷路器,，導(dǎo)致單相故障下線路重合失敗。因此,，跳位延遲300ms返回可能導(dǎo)致線路保護(hù)“單跳失敗”誤動(dòng),，降低線路重合成功率,。保護(hù)邏輯動(dòng)作跳閘后，150ms時(shí)會(huì)檢測跳閘相是否跳開,，發(fā)單跳令后若該相持續(xù)有電流（>0.06In）,，經(jīng)150ms延時(shí)發(fā)單跳失敗三跳命令。單電流判據(jù)保護(hù)單跳動(dòng)作邏輯如圖4所示,。
圖4 單電流判據(jù)保護(hù)單跳動(dòng)作邏輯該種動(dòng)作邏輯情況下,，斷路器的跳位返回快慢對(duì)線路保護(hù)單跳邏輯無影響。1.2 對(duì)斷路器保護(hù)“死區(qū)保護(hù)”功能的影響在單電流互感器（TA）配置方式下,，TA與斷路器之間發(fā)生故障時(shí),，死區(qū)動(dòng)作接線如圖5所示，雖然線路保護(hù)能快速動(dòng)作,，但在本斷路器跳開后,，故障并不能切除。此時(shí),，需要死區(qū)保護(hù)先于失靈保護(hù)動(dòng)作跳開相鄰斷路器,。
死區(qū)保護(hù)的動(dòng)作邏輯為：當(dāng)裝置收到三跳信號(hào)如線路三跳、發(fā)變?nèi)?，或者A,、B、C三相跳閘同時(shí)動(dòng)作時(shí),，如果死區(qū)過電流元件動(dòng)作,，對(duì)應(yīng)斷路器跳開，裝置收到三相斷路器跳閘位置信號(hào),，受死區(qū)保護(hù)投入控制經(jīng)整定的時(shí)間延時(shí)啟動(dòng)死區(qū)保護(hù),。出口回路與失靈保護(hù)一致，動(dòng)作后跳相鄰斷路器,。死區(qū)保護(hù)動(dòng)作邏輯如圖6所示,。
圖6 死區(qū)保護(hù)動(dòng)作邏輯死區(qū)保護(hù)時(shí)間定值通常整定為0.1s，失靈保護(hù)動(dòng)作定值通常整定為0.2s,，二者存在100ms的配合級(jí)差,。死區(qū)保護(hù)先于失靈保護(hù)動(dòng)作的意義在于死區(qū)位置發(fā)生故障等同于母線上發(fā)生故障，故障對(duì)系統(tǒng)沖擊較大,，容易導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn),，因此，需要更加快速地隔離故障,。死區(qū)保護(hù)先于失靈保護(hù)動(dòng)作的條件是死區(qū)保護(hù)需要判斷路器跳位,，而失靈保護(hù)不判斷路器跳位，因此,，在引入斷路器跳位防止誤動(dòng)后,，死區(qū)保護(hù)時(shí)間定值可以壓低,，比失靈保護(hù)更快動(dòng)作。若斷路器三相跳位返回時(shí)間大于100ms,，則死區(qū)保護(hù)失去存在意義,，其動(dòng)作時(shí)間大于失靈保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。當(dāng)死區(qū)位置發(fā)生故障時(shí),，死區(qū)保護(hù)無法快速動(dòng)作,，危及系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。從設(shè)備選型及二次回路完善兩個(gè)方面分別提出解決措施,。新建站及技改站項(xiàng)目管理過程中,，在設(shè)備選型、設(shè)計(jì)審查階段,，提出兩個(gè)方面的要求：①盡量避免采用斷路器跳位判單跳邏輯的線路保護(hù)和有延時(shí)跳位返回繼電器的斷路器組合使用,，從源頭上避免該問題的出現(xiàn),；②選用輔助觸頭充裕的斷路器設(shè)備,，且選用無時(shí)間閉鎖繼電器的斷路器，做品類優(yōu)化,，使用標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)的斷路器不會(huì)造成影響,。上述要求僅能解決跳位延遲返回影響線路保護(hù)“單跳失敗”功能的問題。1）措施一：使用備用斷路器輔助觸頭,。在斷路器輔助觸頭充裕的情況下,，可重新引一副備用的斷路器輔助觸頭，作為跳位開入,，真實(shí)反映斷路器跳閘狀態(tài),，徹底解決跳位開入延遲的問題。2）措施二：取消斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)合閘回路里的時(shí)間繼電器,，直接取消合閘回路時(shí)間繼電器,，避免斷路器跳位返回出現(xiàn)延時(shí)。大部分廠家均未配置該繼電器,，未見影響斷路器安全運(yùn)行的相關(guān)報(bào)道,。3）措施三：將監(jiān)視回路放在時(shí)間繼電器觸點(diǎn)之后改接監(jiān)視回路，將監(jiān)視回路移至?xí)r間繼電器觸點(diǎn)之后,，原監(jiān)視回路如圖7所示,，更改后監(jiān)視回路圖8所示。
改接監(jiān)視回路后,，可以“繞過”合閘回路時(shí)間繼電器,，真實(shí)反映斷路器位置狀態(tài)。4）措施四：將SJ3時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間整定至100ms以內(nèi),，更改斷路器的動(dòng)作特性,，重新設(shè)計(jì)分合閘動(dòng)作要求,，將SJ3時(shí)間繼電器的時(shí)間定值調(diào)整為100ms以內(nèi)，并考慮斷路器輔助觸頭動(dòng)作所需的時(shí)間裕度,。5）對(duì)比分析以上措施：措施一可有效解決跳位慢返回的問題,，且不會(huì)增加回路改接風(fēng)險(xiǎn)，措施二和措施三的二次回路改動(dòng)較大,，應(yīng)慎重考慮使用,，措施四工程實(shí)現(xiàn)較為經(jīng)濟(jì)、便捷,，但未徹底解決延遲返回的問題,。綜上所述，在斷路器輔助觸頭充裕的情況下,，應(yīng)優(yōu)先采用措施一,，當(dāng)斷路器輔助觸頭無備用時(shí)，可以考慮采取措施二～措施四,。本文分析了500kV線路斷路器跳位延遲返回現(xiàn)象對(duì)繼電保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)的影響,，揭示了斷路器跳位延遲返回帶來的繼電保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，從設(shè)備選型和二次回路優(yōu)化角度提出了解決措施,，可為相關(guān)工程應(yīng)用提供參考,。本文編自2022年第7期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“500kV線路斷路器跳位延遲返回對(duì)保護(hù)功能影響分析及解決措施”,，作者為楊遠(yuǎn)航,、孔德志 等。
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