微機(jī)線路保護(hù)裝置應(yīng)用問題分析
王凱
摘要： 本文結(jié)合案例分析了中低壓線路微機(jī)保護(hù)的控制回路與重合閘回路之間的配合有問題，導(dǎo)致微機(jī)線路保護(hù)出現(xiàn)多次異常自動重合的現(xiàn)象。闡述了微機(jī)線路保護(hù)裝置重合閘的充電條件及發(fā)生異常自動重合的主要原因，并提出了相應(yīng)的幾種現(xiàn)場解決方案。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);微機(jī)線路保護(hù)；重合閘充；故障
0前言
我國微機(jī)保護(hù)裝置經(jīng)過近二十年的發(fā)展、更新、升級，其理論、原理、性能、功能、硬件已經(jīng)相當(dāng)完善，能夠最大程度適應(yīng)電力系統(tǒng)運行需要，過多對微機(jī)保護(hù)裝置的干預(yù)，對電網(wǎng)的安全運行反而是不利的。目前，我們運行管理的理念和觀念卻還處在一個趨向保守的狀態(tài)，在微機(jī)保護(hù)裝置運行、管理上存在不少的誤區(qū)，已經(jīng)嚴(yán)重影響到變電站自動化進(jìn)程。本文主要分析了微機(jī)線路保護(hù)裝置重合閘的充電條件及發(fā)生“異常自動重合”的主要原因，并提出了相應(yīng)的現(xiàn)場解決方案。
1故障事例
電力系統(tǒng)的故障中，大多數(shù)是送電線路的故障（特別是架空線路），電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明架空線路的故障大都是瞬時的，因此，線路保護(hù)動作跳開開關(guān)后再進(jìn)行一次合閘，就可提高供電的可靠性。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，微機(jī)保護(hù)裝置開始推廣應(yīng)用，繼電保護(hù)微機(jī)化率已達(dá)100％。但多年的現(xiàn)場實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)中低壓線路微機(jī)保護(hù)（如：LFP-900系列線路微機(jī)保護(hù)）的控制回路與重合閘回路之間的配合有問題，導(dǎo)致微機(jī)線路保護(hù)出現(xiàn)多次“異常自動重合”的現(xiàn)象。
事例1：2007年10月28日，某110 kV變電站1臺10 kV出線開關(guān)（該開關(guān)為SIEMENS-8BK20手車開關(guān)，保護(hù)配置為LFP-966微機(jī)線路保護(hù)）在線路故障時重合未成，調(diào)度發(fā)令將該開關(guān)置于“試驗”位置（即將線路轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)），值班員在將手車開關(guān)由“工作”位置移至“試驗”位置后開關(guān)即自行合上，保護(hù)裝置的保護(hù)動作報告為重合閘動作。
事例2：2007年11月1日，某220kV變電站1臺110 kV出線開關(guān)（該開關(guān)為GIS組合電氣開關(guān)，保護(hù)配置LFP-941微機(jī)線路保護(hù)）在線路故障時重合未成，調(diào)度發(fā)令該出線改線路檢修狀態(tài)，值班員在將該單元的線路刀閘拉開后，將GIS匯控柜內(nèi)的“遠(yuǎn)方/就地”開關(guān)切至“遠(yuǎn)方”時開關(guān)自行合上，保護(hù)裝置的保護(hù)動作報告亦為重合閘動作。
以上2個事例中，實際動作情況均出現(xiàn)“異常自動重合”現(xiàn)象，為現(xiàn)場工作帶來極大困擾。
2原因分析
針對上述情況，繼電保護(hù)人員結(jié)合現(xiàn)場操作的步驟及微機(jī)線路保護(hù)的重合閘充、放電條件，進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
LFP-966，LFP-941微機(jī)線路保護(hù)裝置的重合閘充電條件有3個（見圖1）：（1）保護(hù)裝置內(nèi)的雙位置繼電器KKJ在合閘狀態(tài)；（2）保護(hù)裝置內(nèi)的跳閘位置繼電器TWJ在分閘狀態(tài)；（3）外部無閉鎖重合閘信號。
 

 

圖1 LFP-966和LFP-941微機(jī)線路保護(hù)裝置的重合閘原理
這3個條件為“與”的關(guān)系，只有三者全部滿足，重合閘才會充電。圖1中，KKJ為雙位置繼電器；BC為外部閉鎖合閘開入量；TWJ為分閘位置繼電器；CH為重合閘投退軟壓板；CHJ為重合閘出口中間繼電器；tcd為重合閘充電時間；tch為重合閘延時時間。由此可見，現(xiàn)場運行操作中，必是由于在特定條件下，全部滿足了3個條件，才會出現(xiàn)“異常自動重合”的現(xiàn)象。
事例1中，當(dāng)開關(guān)重合未成后，值班員未將保護(hù)的雙位置繼電器KKJ復(fù)位，至使開關(guān)的控制回路在“不對應(yīng)”狀態(tài)（KKJ在合閘狀態(tài)，斷路器在分閘狀態(tài)），當(dāng)手車開關(guān)由“工作”位置移至“試驗”位置過程中，開關(guān)的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)位置輔助接點S33斷開，造成TWJ繼電器失磁返回，此時滿足重合閘充電條件，重合閘開始充電，手車開關(guān)到“試驗”位置時（時間超過15 s，重合閘已充好電），S33接點接通，TWJ繼電器勵磁動作，此時滿足重合閘不對應(yīng)啟動條件，重合閘保護(hù)動作出口合上開關(guān)（見圖2）。

 

圖中，S33為聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)位置行程接點（試驗、工作位置通）；S1為開關(guān)輔助接點；S3為彈簧儲能接點。事例2中，當(dāng)開關(guān)重合未成后，值班員亦未將保護(hù)的雙位置繼電器KKJ復(fù)位，至使開關(guān)的控制回路在“不對應(yīng)”狀態(tài)。而GIS組合電氣開關(guān)的二次回路設(shè)計，將刀閘的操作切換開關(guān)的接點接在斷路器的控制回路中，這種設(shè)計考慮了就地操作刀閘時可以閉鎖斷路器的操作。因此實際運行中，當(dāng)運行人員操作出線刀閘時，一旦將GIS匯控柜內(nèi)“遠(yuǎn)方/就地”切換開關(guān)切至“就地”時，斷路器的合閘回路斷開，造成TWJ失磁返回，此時重合閘開始充電，而操作完出線刀閘后，運行人員將切換開關(guān)切至“遠(yuǎn)方”時又接通斷路器的合閘回路，TWJ勵磁動作，此時重合閘充電完成，保護(hù)裝置又判斷路器在“不對應(yīng)”狀態(tài)，滿足重合閘不對應(yīng)啟動條件，重合閘保護(hù)動作出口合上開關(guān)。
而在正常遙控、手動分開斷路器時，KKJ繼電器被復(fù)位（分閘狀態(tài)），重合閘不能充電，無論TWJ如何動作，不能滿足重合閘充電條件，也就不會出現(xiàn)“自動重合”的現(xiàn)象了。
3解決方案
根據(jù)以上分析，解釋了斷路器在特定條件下發(fā)生“異常自動重合”現(xiàn)象的原因。據(jù)此分析，結(jié)合現(xiàn)場情況，繼電保護(hù)人員提出了4種解決方案：
（1）運行人員在發(fā)生斷路器保護(hù)動作跳閘、重合不成后調(diào)整斷路器狀態(tài)時，必須先用人工方式對微機(jī)線路保護(hù)的雙位置繼電器KKJ進(jìn)行復(fù)位，使微機(jī)線路保護(hù)的重合閘不能充電，再進(jìn)行其他的操作；
（2）運行人員在發(fā)生斷路器保護(hù)動作跳閘、重合不成后調(diào)整斷路器狀態(tài)時，必須先將保護(hù)裝置的直流電源斷開，操作結(jié)束后再恢復(fù)保護(hù)裝置的直流電源；
（3）考慮將保護(hù)裝置的TWJ、HWJ繼電器的常閉接點串接后作為閉鎖重合閘保護(hù)的開入量接入保護(hù)，在控制回路斷線時閉鎖重合閘，但保護(hù)裝置的備用接點中無符合此要求的接點，不能實現(xiàn)；
（4）聯(lián)系廠家修改保護(hù)程序，將充電條件的第二條改為由合閘位置繼電器HWJ判別，但改動已成熟運行的保護(hù)裝置內(nèi)部程序，是否會對其他保護(hù)的正確性和可靠性造成影響，難以評估。
經(jīng)過比較，可行的為第一條方案，繼電保護(hù)人員將造成微機(jī)線路保護(hù)在特定條件下發(fā)生“異常自動重合”的原因給運行人員做了詳盡的分析，公司運行部門亦梳理了所有特定條件下會出現(xiàn)“異常自動重合”現(xiàn)象的線路，并修改現(xiàn)場運行規(guī)程，明確規(guī)定了操作步驟。
通過規(guī)范操作步驟的方法，一舉解決了中、低壓線路微機(jī)保護(hù)控制回路與重合閘回路之間存在的配合問題，經(jīng)過實際運行，該措施是有效的。目前，公司此類線路保護(hù)均運行正常，且在特定條件下均再未出現(xiàn)“異常自動重合”現(xiàn)象。
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