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)設計,由變電二次專業(yè)進行維護和管理:斷路器防跳功能由兩種方式實現(xiàn),一種為操作箱防跳,另一種為斷路器機構(gòu)自帶防跳,其中斷路器機構(gòu)箱防跳回路由斷路器廠家生產(chǎn)設計,由變電一次專業(yè)進行維護和管理。由于跳位監(jiān)視回路與防跳回路分屬不同的生產(chǎn)廠家,缺乏相互配合的設計標準,同時維護階段又分屬不同的專業(yè)班組,缺乏統(tǒng)一的維護和管理,根據(jù)廣東電網(wǎng)公司2007版繼電保護反措的要求:"為了防止操作箱及斷路器機構(gòu)箱兩套防跳回路同時使用時產(chǎn)生寄生回路,每個斷路器應且只應使用一套防跳回路。"根據(jù)南方電網(wǎng)公司2014版繼電保護反措要求:"防跳回路優(yōu)先使用機構(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構(gòu)箱防跳,在一些情況下由于斷路器機構(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,嚴重危害電網(wǎng)及設備的安全運行。本文將就此類缺陷回路進行分析。

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線路保護驗收時,二次專業(yè)人員進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,僅應用機構(gòu)箱防跳。在檢查斷路器機構(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,僅應用機構(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,產(chǎn)生寄生回路,故導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,斷路器操作箱及機構(gòu)箱均設有防跳回路,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)斷開開關合閘回路,開關無法合閘。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)配合不當導致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均未達到動作電壓,則雖然該回路存在但是不影響開關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,導致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,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)場人員做出快速準確的判斷。(2）TwJ未達到動作電壓,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,復歸操作箱才可以消除回路異常。若事故處理人員缺乏相關經(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實際應用的斷路器跳位監(jiān)視回路與防跳回路的改進方法

3.1取消斷路器機構(gòu)箱防跳功能,改用操作箱防跳

針對跳位監(jiān)視回路與機構(gòu)箱防跳回路參數(shù)配合不當而產(chǎn)生的寄生回路,采取取消機構(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備風險。(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,僅應用操作箱防跳,針對一些老舊變電站,斷路器機構(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,拆除機構(gòu)箱防跳回路即可。

3.2應用遠方/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,可在斷路器機構(gòu)箱防跳回路中串入"遠方/就地"切換把手,如圖3中改進方法3.2所示,實現(xiàn)在遠方操作時使用操作箱防跳,就地操作時采用機構(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的問題,但是在斷路器正常運行時,遠方/就地把手切換至遠方位置,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中改進方法3.3所示。即使KA與TwJ的參數(shù)配合不當,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致的就地操作時無防跳回路保護的問題:還可以解決應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死區(qū)問題。

4總結(jié)與建議

4.1有關電網(wǎng)部門制定操作箱及機構(gòu)箱重要繼電器的詳細參數(shù)標準

目前存在的跳位監(jiān)視繼電器和防跳繼電器的參數(shù)配合不當問題,主要是由于在現(xiàn)有招投標模式下,電氣一次設備廠家與二次設備廠家的設備分別生產(chǎn),不會進行相關參數(shù)的溝通。相關的繼電器參數(shù)規(guī)范比較籠統(tǒng),要求不夠具體,無法指導廠家進行合理生產(chǎn)。因此,關于操作箱及機構(gòu)箱重要繼電器的參數(shù)要求,建議有關電力部門制定更加具體、可操作的執(zhí)行標準,指導電氣設備廠家進行合理改進,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?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備,相關驗收人員要認真學習防跳回路與跳位監(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,要及時提醒設計人員進行更改。在驗收過程中,著重對防跳回路進行試驗,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?shù)姆椒ㄟM行改進

對于已投運設備,通過停電檢查等,對開關的防跳回路功能進行試驗,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?shù)膯栴},建議結(jié)合現(xiàn)場實際進行改進。改進方案如文中3.1、3.2、3.3所述。