目前江蘇500kV變電站都采用3/2接線方式,線路一般采用單相重合閘,且為保證特高壓直流安全穩(wěn)定運(yùn)行,一般停用中斷路器保護(hù)的重合閘。為防止斷路器跳開一相后,單相重合閘裝置拒絕合閘造成非全相運(yùn)行,應(yīng)具有斷開斷路器三相的措施,并應(yīng)保證選擇性。
在微機(jī)保護(hù)中,這一功能由溝通三跳和三相不一致保護(hù)來完成。三相不一致保護(hù)的動作時(shí)間較長,將對500kV電網(wǎng)造成較大沖擊。溝通三跳作為斷路器非全相運(yùn)行的一種防范措施,可不經(jīng)延時(shí)和選相瞬時(shí)跳開斷路器三相,有效降低對系統(tǒng)的影響。
目前500kV線路保護(hù)大多已取消溝通三跳壓板及操作箱溝通三跳回路,通過斷路器保護(hù)內(nèi)部邏輯判斷實(shí)現(xiàn)溝通三跳功能,任何故障線路保護(hù)動作后均由斷路器保護(hù)邏輯判斷是否滿足溝通三跳條件,若滿足則由斷路器保護(hù)發(fā)出三相跳閘命令。
不同廠家斷路器保護(hù)溝通三跳的回路和邏輯設(shè)計(jì)存在一定差異,本文選取一例斷路器保護(hù)未正確溝通三跳的案例進(jìn)行分析,并總結(jié)常見500kV斷路器保護(hù)溝通三跳的邏輯,給出一些思考和建議供運(yùn)維檢修人員參考。
1 故障概況
某日,某3/2斷路器接線變電站站內(nèi)500kV線路發(fā)生單相故障,在相應(yīng)串內(nèi)中斷路器保護(hù)停用重合閘方式下中斷路器保護(hù)未溝通三跳,三相失靈瞬跳也未動作,2.5s后由斷路器三相不一致保護(hù)動作跳開三相,與運(yùn)行要求不符。
1.1 保護(hù)邏輯說明
某公司CSC—121A(V1.07D)斷路器保護(hù)在停用重合閘功能時(shí),斷路器保護(hù)既重合閘放電又溝通三跳。斷路器保護(hù)溝通三跳和失靈瞬跳本斷路器三相的邏輯分別如圖1和圖2所示。此外,按華東網(wǎng)調(diào)反措要求該版本斷路器保護(hù)為防止外部啟動失靈觸頭抖動造成斷路器保護(hù)誤動,線路保護(hù)跳閘先開入大功率重動繼電器,再經(jīng)重動繼電器觸點(diǎn)開入斷路器保護(hù)。
圖1 CSC—121A斷路器保護(hù)溝通三跳邏輯
圖2 CSC—121A斷路器失靈瞬跳本斷路器三相邏輯
由圖1可知,在溝通三跳狀態(tài)時(shí)收到單相或多相跳閘命令,任一相故障電流大于0.1In,且零序或負(fù)序電流大于零序啟動電流定值時(shí),斷路器保護(hù)發(fā)溝通三跳令,瞬時(shí)三跳本斷路器。由圖2可知,失靈保護(hù)啟動后,收到單相跳閘命令,且相應(yīng)地該相電流大于失靈相電流定值,則瞬時(shí)重跳該相;滿足溝通三跳時(shí),跳閘相電流大于失靈相電流定值,則瞬時(shí)重跳三相。外部跳閘命令收回或電流條件不滿足時(shí),收回瞬時(shí)重跳命令。
1.2 錄波及保護(hù)動作情況
中斷路器保護(hù)錄波波形如圖3所示,由圖3可見,A相故障電流共持續(xù)39ms,A相故障電流消失后,中斷路器保護(hù)才收到線路保護(hù)Ⅰ跳A開入信號,A相電流消失到保護(hù)收到Ⅰ跳A啟動失靈開入的時(shí)間差為3.3ms。本次故障時(shí),線路保護(hù)動作、故障切除、斷路器保護(hù)收到失靈開入時(shí)序如圖4所示。
圖3 中斷路器保護(hù)錄波波形
圖4 保護(hù)動作時(shí)序圖
對于大功率繼電器的動作延時(shí),《線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》對電纜直跳回路的要求如下:
1)對于可能導(dǎo)致多個(gè)斷路器同時(shí)跳閘的直跳開入,應(yīng)采取措施防止直跳開入的保護(hù)誤動作。例如在開入回路中裝設(shè)大功率抗干擾繼電器,或者采取軟件防誤措施。
2)大功率抗干擾繼電器的啟動功率應(yīng)大于5W,動作電壓在額定直流電源電壓的55%~70%范圍內(nèi),額定直流電源電壓下動作時(shí)間為10~35ms,應(yīng)具有抗220V工頻電壓干擾的能力。
由圖4可見,斷路器保護(hù)收到失靈開入到線路保護(hù)跳閘A相出口大約經(jīng)歷20~24ms延時(shí),滿足大功率繼電器的動作要求。
2 原因分析
本次故障中,雖然大功率繼電器動作時(shí)間滿足相關(guān)規(guī)范要求,但受大功率重動繼電器動作時(shí)間影響,中斷路器保護(hù)收到故障相啟動失靈開入時(shí),故障相故障電流已由線路保護(hù)切除,電流開放條件不滿足,所以中斷路器溝通三跳及失靈瞬跳均未動作,斷路器保護(hù)未三跳出口,符合該版本斷路器保護(hù)動作邏輯,但該保護(hù)動作行為可能造成事故擴(kuò)大。
在該廠家其他版本的斷路器保護(hù)中,溝通三跳和瞬時(shí)跟跳邏輯得到了優(yōu)化。在以下情況之一,保護(hù)進(jìn)入溝通三跳狀態(tài):①三相重合方式;②重合閘“充電”未滿(不包括禁止重合閘方式)。
在溝通三跳狀態(tài)時(shí)收到單相或多相跳閘命令,只要求“任一相故障電流大于0.06In或零序電流、負(fù)序電流大于零序啟動電流定值時(shí)”,就可以三跳本斷路器;對于瞬跳邏輯,只需要“任一相電流大于失靈相電流定值,或者零序電流大于失靈保護(hù)零序電流定值或負(fù)序電流大于失靈保護(hù)負(fù)序電流定值”。在新的邏輯下,可以有效避免由于跳閘開入時(shí)故障相電流已經(jīng)切除導(dǎo)致的溝通三跳或瞬時(shí)跟跳三相未動作的情況發(fā)生。
3 結(jié)論
溝通三跳在不同廠家斷路器保護(hù)中的實(shí)現(xiàn)邏輯略有不同,表1為不同廠家500kV斷路器保護(hù)溝通三跳邏輯對比。
目前江蘇電網(wǎng)現(xiàn)有500kV輸電線路重合閘要求中斷路器保護(hù)“停用重合閘”,而在某些斷路器保護(hù)的邏輯中(CSC121早期版本、ABB),其溝通三跳出口需要同時(shí)滿足有跳閘開入且開入相電流大于失靈電流定值。這樣在線路單相故障時(shí),對于跳閘開入經(jīng)大功率繼電器接入斷路器保護(hù)的情況,由于大功率繼電器存在延時(shí),中斷路器保護(hù)有可能無法溝通三跳快速跳開斷路器三相,可能導(dǎo)致事故進(jìn)一步擴(kuò)大,對現(xiàn)有特高壓交流和直流輸電系統(tǒng)造成不利影響。
表1 不同廠家500kV斷路器保護(hù)溝通三跳邏輯對比
對于檢修人員,在現(xiàn)場繼電保護(hù)工作中應(yīng)加強(qiáng)對失靈啟動經(jīng)大功率繼電器開入的斷路器保護(hù)溝通三跳功能的驗(yàn)證,并通過整組實(shí)驗(yàn)的方式,確認(rèn)故障情況下中斷路器保護(hù)溝通三跳能否正確動作,確保線路發(fā)生故障時(shí)中斷路器能夠直接溝通三跳跳開斷路器三相。
溝通三跳在500kV斷路器保護(hù)中有著廣泛的應(yīng)用,但不同廠家對于該功能的回路和邏輯設(shè)計(jì)存在一定差異,且不同廠家的保護(hù)裝置在相互配合過程中存在不確定性,現(xiàn)場繼電保護(hù)檢修人員應(yīng)加深對不同廠家溝通三跳邏輯的理解和學(xué)習(xí),關(guān)注可能影響保護(hù)繼電保護(hù)動作“四性”的情況,及時(shí)消除相關(guān)隱患,確保500kV電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
本文編自2021年第8期《電氣技術(shù)》,論文標(biāo)題為“500kV斷路器保護(hù)未正確溝通三跳分析”,作者為馬越、朱茂森。