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        電力系統(tǒng)中開關(guān)二次重合現(xiàn)象分析

        2013-10-16 06:57:50徐文成
        關(guān)鍵詞:永久性接點(diǎn)重合

        徐文成

        (吳橋縣電力局 輸變電工區(qū),河北 滄州 061800)

        電力系統(tǒng)發(fā)生的故障大多屬于暫時(shí)性故障,如樹枝落在導(dǎo)線上引起的短路,大霧、雷雨引起的絕緣子表面閃落,通過鳥類的身體放電等。發(fā)生這類故障時(shí),若繼電保護(hù)能迅速斷開電源,則故障點(diǎn)的電弧即可熄滅,絕緣即可恢復(fù),故障隨之自行消除。因此自動(dòng)重合閘在高壓輸電線路上得到了極其廣泛的應(yīng)用。這對于提高供電的可靠性會(huì)帶來極大的好處。但是,當(dāng)自動(dòng)重合閘動(dòng)作,重合于永久性故障時(shí),電力系統(tǒng)將再次受到短路電流的沖擊,可能會(huì)引起電力系統(tǒng)振蕩。繼電保護(hù)應(yīng)再次動(dòng)作,使開關(guān)斷開。開關(guān)在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)2次切斷短路電流,這就惡化了開關(guān)的工作條件。根據(jù)實(shí)際情況的種種需要,同時(shí)考慮到運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn),對輸電線路的自動(dòng)重合閘,其中很重要的一點(diǎn),就是“不允許多次重合”。即當(dāng)重合閘動(dòng)作,重合于永久性故障,開關(guān)再次跳開時(shí),就不應(yīng)再重合。因?yàn)?,如果重合閘多次重合于永久性故障,將使系統(tǒng)多次遭受沖擊,同時(shí)可能損壞開關(guān),從而擴(kuò)大事故。常規(guī)重合閘為防止兩次重合,都用一個(gè)電容器構(gòu)成一次合閘脈沖元件,電容器有一個(gè)15 s左右的充電時(shí)間。微機(jī)保護(hù)在采樣中斷服務(wù)程序中,設(shè)置了一個(gè)計(jì)數(shù)器,每次中斷計(jì)數(shù)器加1,以此模擬一次合閘脈沖元件的電容器放電。桑園196線路發(fā)生永久性故障,出現(xiàn)了開關(guān)在跳開、重合又加速跳開后二次重合現(xiàn)象。

        1 當(dāng)時(shí)運(yùn)行方式及事故經(jīng)過

        2010年7月13日18時(shí)55分46秒,桑園196線路發(fā)生永久性故障,LFP-941保護(hù)零序I段、接地阻抗I段動(dòng)作出口,切除故障后,重合閘動(dòng)作,在故障后約2 s,196線路遭遇第二次故障,此時(shí)保護(hù)裝置還處于后加速“后記憶”時(shí)間內(nèi),196開關(guān)加速跳開,以上動(dòng)作全部正確。在開關(guān)加速跳開后,壓力降至合閘閉鎖,196控制盤上紅綠燈都不亮。經(jīng)值班員檢查,打壓直流電源保險(xiǎn)松動(dòng),使機(jī)構(gòu)油泵電機(jī)失去電源。20時(shí)47分,恢復(fù)保險(xiǎn),壓力打至正常壓力,準(zhǔn)備試送。在壓力恢復(fù)正常的同時(shí),196意外的合上,線路恢復(fù)運(yùn)行。

        故障時(shí)一次系統(tǒng)運(yùn)行方式:110 kV的I,II母并列運(yùn)行,196開關(guān)上110 kV的II母運(yùn)行。

        二次相關(guān)壓板投入情況:196線路保護(hù)跳閘壓板投入,重合閘出口壓板投入。

        2 現(xiàn)場信號及有關(guān)數(shù)據(jù)

        微機(jī)保護(hù)報(bào)告1顯示:故障發(fā)生在18時(shí)55分46秒,發(fā)生后B相單相接地故障,L01、Z1保護(hù)出口,888 ms重合閘出口,2 261 ms后加速出口,故障電流消失。

        微機(jī)保護(hù)報(bào)告2顯示:在20時(shí)47分53秒重合閘第二次出口。

        3 原因分析

        針對這一不正常的現(xiàn)象,我們進(jìn)行了認(rèn)真的檢查和分析。具體實(shí)驗(yàn)方法是:首先將開關(guān)機(jī)構(gòu)壓力打至正常值,斷開機(jī)構(gòu)打壓回路電源。用試驗(yàn)臺(tái)模擬線路永久性故障情況,保護(hù)裝置帶開關(guān)傳動(dòng)。使開關(guān)在跳開,重合又加速跳開后,機(jī)構(gòu)壓力下降到閉鎖合閘的壓力值。此時(shí)跳閘回路、合閘回路均斷開,控制屏上的紅、綠燈都不亮。重新給上機(jī)構(gòu)打壓回路電源,經(jīng)過一段時(shí)間,使機(jī)構(gòu)壓力恢復(fù)到正常值。當(dāng)壓力達(dá)到滿足合閘的壓力值時(shí),合閘回路接通,重合閘再次動(dòng)作,開關(guān)發(fā)生二次重合。

        根據(jù)以上試驗(yàn)中出現(xiàn)的情況,我們分析認(rèn)為:

        1)開關(guān)能二次重合,說明開關(guān)加速跳開后的外部實(shí)際條件滿足了重合閘充電的3個(gè)條件:①控制把手在合后位置。②跳閘位置繼電器TW J的開接點(diǎn)沒有閉合。③外部沒有其他閉鎖重合閘的開關(guān)量接入。

        2)開關(guān)加速跳開后,若TW J動(dòng)作,其常開接點(diǎn)可靠閉合,使得保護(hù)裝置內(nèi)的開關(guān)量TW J=1,此時(shí)重合閘應(yīng)該無法充電,開關(guān)不會(huì)出現(xiàn)二次重合現(xiàn)象。

        圖1 控制回路圖

        3)由于在實(shí)際情況中,重合閘在開關(guān)加速跳開后確實(shí)能夠充電良好,這一點(diǎn)可以說明回路存在缺陷(如圖1所示),導(dǎo)致在開關(guān)加速跳開后,實(shí)際條件滿足了重合閘充電的條件。

        4)由于此時(shí)開關(guān)的控制把手還在合后位置,同時(shí)外部沒有其他閉鎖重合閘的開關(guān)量接入,所以跳閘位置繼電器 TW J接點(diǎn)必然沒有閉合。

        基于以上的分析,在仔細(xì)校驗(yàn)了跳閘位置繼電器后,發(fā)現(xiàn)此繼電器動(dòng)作良好,接點(diǎn)閉合情況良好。所以此時(shí)判斷重合閘二次充電,是因?yàn)殚_關(guān)加速跳開后TW J未能正常帶電動(dòng)作造成的。我們又一次認(rèn)真核對了故障當(dāng)時(shí)外圍回路的實(shí)際情況:①故障發(fā)生后,運(yùn)行值班人員一直未復(fù)歸控制盤上的開關(guān)把手,使得KK在合后位置;②故障前,開關(guān)機(jī)構(gòu)的打壓保險(xiǎn)松動(dòng),壓力處于較低的數(shù)值,導(dǎo)致故障跳閘時(shí)壓力降至合閘閉鎖,不對應(yīng)啟動(dòng)重合閘位置接點(diǎn),采用的是跳閘位置繼電器常開接點(diǎn),開關(guān)在加速跳開后,由于機(jī)構(gòu)壓力達(dá)到閉鎖合閘壓力,此時(shí)合閘回路并未接通,跳閘位置繼電器未動(dòng)作,使得TW J開接點(diǎn)沒有閉合;③壓力閉鎖回路未設(shè)計(jì),使得HYJ開接點(diǎn)沒有閉合。

        基于故障時(shí)的實(shí)際情況滿足了LFP-941保護(hù)裝置的重合閘充電條件,并且時(shí)間持續(xù)了近2 h。運(yùn)行人員恢復(fù)保險(xiǎn),機(jī)構(gòu)壓力值由閉鎖合閘壓力值上升到允許合閘壓力值這個(gè)過程所用時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重合閘充電時(shí)間20 s,在開關(guān)機(jī)構(gòu)壓力恢復(fù)正常前重合閘已經(jīng)充好了電。

        在壓力恢復(fù)正常的同時(shí),合閘回路接通(開關(guān)在分位)。實(shí)際情況滿足了重合閘不對應(yīng)啟動(dòng)的條件:①開關(guān)把手在合后位置;②TW J動(dòng)作(開關(guān)在分閘位置)。

        以上條件滿足了LFP-941裝置的重合閘不對應(yīng)啟動(dòng)的動(dòng)作條件,造成開關(guān)意外合上。

        4 解決方法

        1)原設(shè)計(jì)中無專門壓力閉鎖重合閘回路,利用機(jī)構(gòu)內(nèi)壓力接點(diǎn)5CK啟動(dòng)中間繼電器,延時(shí)200 ms閉鎖重合閘,如圖1所示。該回路正常工作。可以斷定該回路在壓力降至分閘閉鎖時(shí)能有效起作用,使重合閘放電。

        2)在不對應(yīng)啟動(dòng)重合閘回路中,在原來跳閘位置繼電器常開接點(diǎn)兩端并上開關(guān)輔助接點(diǎn)。從而使不對應(yīng)啟動(dòng)回路不受機(jī)構(gòu)壓力限制。真正做到了開關(guān)與控制把手不對應(yīng)時(shí)可靠啟動(dòng)。

        5 防范措施

        1)提醒運(yùn)行值班人員養(yǎng)成開關(guān)跳閘后首先復(fù)歸把手的習(xí)慣。這是運(yùn)行事故處理的常識(shí)。

        2)值班員加強(qiáng)對全站各種保險(xiǎn)的重視程度,不能只重視控制、保護(hù)、交流電壓保險(xiǎn)而忽視其它保險(xiǎn)。

        3)重視壓力閉鎖重合閘回路,5CK接點(diǎn)隨清掃預(yù)試定期傳動(dòng)。

        [1]李曉明.現(xiàn)代高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理[M].北京:中國電力出版社,2005.

        [2]河北省電力設(shè)計(jì)院.110 kV 線路保護(hù)控制圖[Z].石家莊:河北省電力設(shè)計(jì)院,2000.

        [3]沈詩佳.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及二次回路[M].北京:中國電力出版社,2007.

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