输电线路故障大多数为绝缘子闪络形成的瞬时性故障,因此,提高重合闸的成功率对于保障输电线路的可靠运行至关重要.
关于两套重合闸同时使用的问题,文献[1]提出了一种相互闭锁的方案.
在无人值守变电站中断路器检修时,存在“不对应”启动重合闸引发异常合闸的情况[2].
目前,河北南网选用四方公司生产的CSL101型微机保护和南瑞继保电气有限公司生产的LFP-901型微机保护(以下简称双微机保护)作为线路保护的标准配置.
不同厂家生产的不同形式的保护是否能很好地配合工作、两套重合闸的使用是一个很重要的问题,笔者现将两种保护重合闸配合使用出现的问题及解决办法做一综述,以供广大继电保护同行参考.
一个半断路器接线重合闸按断路器配置,线路保护中的重合闸停用[3].
2 双微机保护中重合闸的使用
目前双微机保护中皆带有重合闸,对于双母线接线,两套重合闸如何使用,当仅使用一套重合闸时,停用的重合闸如何操作等,需特别予以重视,以免发生错误.
值得注意的是,CSL101B保护中重合闸停用就自动沟通三跳[4],LFP-901B保护中的重合闸停用时仅闭锁合闸,而不三跳,保护仍然选相跳闸[5].正确的操作如表1所示.
对于双母线、发变线组等单断路器接线,重合闸可使用其中的一套或两套,新投线路或线路检修后恢复运行过程中临时将两套重合闸停用(上表中的第四种情况).
对于两套重合闸同时使用的问题,有观点认为两套重合闸同时使用可能带来两套重合闸先后重合到故障上或者因相互闭锁而发不出重合令的危险.事实上,对双微机保护配置而言,正常情况下由于两套重合闸整定时间相等,加之计时误差不大,因此两套重合闸合闸脉冲是重叠的,但因软件设计上的差别,CSL101B和LFP-901B两套重合闸脉冲又不完全重叠.对断路器而言,相当于一个重合脉冲,只不过略有加长而已.
CSL101B保护在重合令发出后40ms内不考虑收跳令,查TWJ开入量返回后即收合闸令,但合闸脉冲最长不超过200ms[4].
LFP-901B保护合闸脉冲为固定长度120ms;保护跳闸后,在判断跳闸相又有电流、TWJ返回后,则认为断路器已重合,不再发重合令[5].
当两套重合闸先后发出合闸脉冲时,先合者会立即闭锁后合者;当两套重合闸同时发出合闸脉冲时,则互相发出闭锁命令,但合闸令一经发出则不再受闭锁控制.
退一步讲,即使由于重合闸时间定值因误整定而差异较大,同时未设计重合闸互相闭锁回路,两套重合闸先后重合到瞬时性故障上自无问题,任何一套重合闸先合到永久性故障上,CSL101B线路保护永跳经操作箱永跳继电器接点仍可闭锁后合的重合闸.这种情况类似于3/2接线方式下两组断路器顺序重合的方式.
使用单重方式,先重合到故障上,线路保护将断路器三跳,通过“三相跳闸位置”或“三跳启动重合闸”闭锁了单相重合闸,进一步增强了两套重合闸同时使用的安全性.
对于3/2型等双断路器接线,重合闸应按断路器配置[3];LFP-901B重合闸投“停用”,勾三压板不投;CSL101保护应选用A型,不再配重合闸,同样勾三压板不投;若采用带重合闸的B型,其重合闸应置单重或综重,即选相跳闸方式.
3 LFP-901B与进口断路器的配合问题
3.1 概述
河北南网在工程设计中,断路器的跳、合闸均通过操作箱,防跳回路采用“串联防跳”的接线,在与液压机构进口断路器配合过程中,由于断路器压力闭锁回路的问题,会造成LFP-901B装置中重合闸的动作行为不正常,现简要分析如下.
3.2 断路器压力闭锁回路
工程实际中,部分制造厂采用引进技术生产的断路器,其合闸与重合闸液压闭锁接点合用,同时完成合闸与重合闸闭锁的任务.而且制造厂将合闸液压闭锁接点(一般为4副)中的3副接至负电源侧,1副用于发信号(无法引出).
当断路器操作机构的液压降至合闸压力以下时,合闸闭锁将造成1-3TWJ跳闸位置继电器失磁,表现为合闸控制回路断线.
3.3 LFP-901B重合闸的启动方式
当合上断路器后(HHKK=1,TWJ=0),保护装置若运行正常,则经过15s的准备时间(相当于传统重合闸装置的充电时间),重合闸可以工作.
LFP-901B保护装置的重合闸逻辑不需要外部跳闸接点启动,由本保护跳闸及位置不对应启动,当本保护装置动作,跳开断路器后,即进入重合逻辑.若由于某种原因本保护装置未跳闸,或其他保护装置误动及断路器偷跳时,TWJ从“0”变“1”,而HHKK仍为“1”,于是构成位置不对应启动重合闸.
当保护选相跳闸后,如有单相跳闸标志(该相断路器断开,该相线路无电流),同时其它相有电流,启动单相重合闸;如有三相跳闸标志则启动三相重合闸[5].
3.4 存在的问题及改进措施
(1)单相重合闸方式
重合闸延时整定时间一般为0.8s.保护切除单相,发重合令.如此时操作机构的液压降至合闸压力以下,合闸控制回路的断线将造成合闸失败;断路器由于本身的原因不能提供液压降低断路器输入量,而保护启动后又不再检查此输入量,LFP-901B保护装置的动作行为如下:
1)保护启动单相重合闸,经单重延时,发合闸脉冲120ms,并开放后重合后加速400ms.因断路器跳开相合闸压力低致使合闸回路断开,重合闸失败.
2)操作机构的液压恢复后,TWJ将从“0”变“1”,HHKK=1,构成位置不对应启动重合闸,保护再次发重合令. 结果出现非预期的长延时重合,延时时间为断路器合闸压力恢复的时间.在此期间断路器机构中的非全相保护(继电保护中的非全相保护因无不一致而不会动作,压力恢复后尽管出现不一致,但不一致启动合闸在先,因此非全相保护不会动作)或零序IV段保护可能动作,跳开三相断路器,小负荷情况下也可能由901保护发单跳令后判别三相无电流而经Td +2s延时三跳.无论断路器三跳与否,待断路器合闸压力恢复后,断路器跳闸位置继电器动作,不对应启动动作,满足“至少一相有电流且至少一相无电流”或者“轻负荷”条件,单相重合闸动作发重合令.
此时若重合到瞬时故障上,不会出现问题.而若重合到永久故障上,因保护三相跳闸,使闭锁重合闸并放电.如断路器机构压力正常,则TWJ动作,重合闸不再充电;若压力再次降低,则TWJ返回,重合闸可以充满电,打压期间保护整组复归,判为低负荷,压力恢复后不对应启动重合闸动作,重合闸出口,断路器再次重合到故障上,并重复上述过程.
(2)三相重合闸方式
第一次跳闸后,非预期长延时重合,受电动机负荷自启动电流的影响,重合到瞬时故障后,保护后加速可能动作,降低重合闸成功率.重合到永久故障上,保护三相跳闸,闭锁重合闸并放电.如压力正常,则TWJ动作,重合闸不再充电;若压力再次降低,则TWJ返回,重合闸可以充满电,打压期间保护整组复归,判为低负荷,压力恢复后不对应启动重合闸动作,断路器再经单重延时,第二次重合到故障上,并重复上述过程.
综上所述,保护跳闸后,第一次发合闸令,如断路器压力低至合闸闭锁,则断开合闸回路,压力恢复后,不对应启动重合,合于永久性故障,保护再次跳开.如果断路器液压机构存在问题,将造成断路器多次重合于永久性故障,这是十分危险的.究其原因,就在于合闸压力闭锁仅断开合闸回路,而不闭锁重合闸,断路器跳闸后,跳闸位置继电器不动作,在断路器打压恢复压力之前,重合闸再次充满电.
(3)解决措施
1)将断路器机构压力低接点接入保护装置对应开入量.可以避免非预期的长延时重合及此后的多次重合.若断路器压力正常,不影响正常的一次重合闸.
2)用TWJ常开接点实现多相故障闭锁单相重合.即三相跳闸位置继电器常开接点串联后再
与单重方式切换开关接点相串联,接入“闭锁重合”开入量.在单重方式下,打压期间如果断路器保护、零序Ⅳ段保护或901后备保护三跳,则可避免非预期的长延时重合.如上述保护未动作,则第一次非预期的长延时重合到故障后,保护会三相跳闸,就会避免此后可能的多次非预期的长延时重合到故障.
3)断路器压力接点无法引出时,三重方式取消不对应启动重合闸.
对于CSL101B保护而言,因接入三个分相跳闸位置接点,与上述措施2)等效.
4 CSL101B保护重合闸
4.1 在断路器检修工作中存在的问题
该装置同样设有两个启动重合闸的回路,即保护启动和断路器位置不对应启动.其中保护启动重合闸设有保护单跳启动重合闸、三跳启动重合闸两个开入量端子,这两个开入量要求来自跳闸重动继电器,即断路器成功跳闸后立即返回,重合闸在该接点闭合又返回时启动.
不对应启动重合闸主要用于断路器偷跳,装置利用三个跳闸位置继电器接点启动重合闸,二次回路设计保证手跳断路器时通过闭锁重合闸开入端子将重合闸放电.单跳还是三跳靠三个分相跳闸位置接点的状态来区别.
上述不对应启动重合闸的方式存在如下问题:由于未引入断路器“合后位置”接点(综合自动化站中取消断路器控制把手,此接点不存在),在检修断路器机构需要断开控制直流电源时,操作箱中的跳闸位置继电器TWJ失磁,接入保护装置的TWJ常开接点返回,重合闸满足充电条件,15s后充电完毕,待断路器检修工作完毕,恢复断路器控制电源时,若断路器在分闸位置,跳闸位置继电器TWJ将重新励磁,TWJ常开接点动作,以“不对应启动重合闸”的方式启动CSL101B的重合闸,经整定的重合闸延时后,发出重合令.结果断路器出现非预期合闸,造成工作不便,甚至发生危险.
4.2 可以采用的措施
(1)将断路器压力低启动的继电器常闭接点或合闸回路电源监视常闭接点分别接入保护“压力低”或“闭锁重合”回路;
(2)在断路器检修期间可将重合闸置为停用方式;
(3)需要停控制和保护直流电源时,先停保护电源、再停控制电源,恢复时顺序相反.
(4)LFP-901A保护接入断路器“控制把手合后接点”或“模拟合后接点”(综自站),在断路器检修期间,该接点不通,重合闸充不上电,防止了非预期重合.
5 双微机保护组屏需注意的问题
5.1 CSL101B跳闸位置100号端子
本端子有三个作用: ① 在三相无电压,且无电流时,若本端子有开入,则保护不告警.若本端子无开入,则保护告警PTDX. ② 在3.5版本中本端子在开入5s后,即准备好保护的手合加速回路,保护启动后,即投入手合加速回路.(原“手合加速”84号开入端子变为备用). ③ 本保护未跳闸时,若本端子有开入,则认为断路器已跳开,经进一步判别后,可投入相应后加速和非全相回路.以取代本线路上另一套保护发跳闸令,但不能通知本保护时的功能.
接线要求:若两套保护之间已通过94号端子相互通知,则本端子可接三相跳位并联,亦可三相跳位串联.若两套保护之间未经94号端子相互通知,则必须要求本端子接入三个跳位并联后的接点.对3/2接线,要求每个断路器的跳位经以上连接后,再串联后接入本端子.
5.2 两套重合闸同时的互相启动
由LFP-901B保护启动CSL101B重合闸,可利用901B保护提供的三跳启动重合闸(用TJABC)及单跳(用TJ,实际为任何跳闸,包括三相跳闸)接点,另外还有一副闭锁重合闸接点.需要说明的是,单跳、三跳触点应经跳线选择跳闸重动接点,CSL101B保护在判断该触点动作又返回后启动重合闸.CSL101B重合闸可由本保护跳闸启动或断路器位置启动,因此,为简化双微机保护之间的联系,外部保护跳闸的启动回路可以不接.
LFP-901B保护的重合闸逻辑,不需要外部开入,也未设外部启动回路.
6 结语
(1)双微机保护两套重合闸可以同时使用,建议不采用互相启动回路和互相闭锁回路.
(2)LFP-901B保护与进口断路器配合时,需要求制造厂提供气(液)压降低闭锁重合闸接点,否则应采取相应的补救措施.
(3)断路器压力降低不能闭锁重合闸时,三相重合闸方式下可考虑取消不对应启动重合闸.
