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        GIS斷路器非全相保護(hù)功能分析及驗(yàn)收

        2018-03-02 03:20:07解建剛
        中國設(shè)備工程 2018年2期
        關(guān)鍵詞:故障

        解建剛

        (國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司,江蘇 南京 211100)

        隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,土地價(jià)值和人工成本不斷提高,氣體絕緣組合開關(guān)電器(GIS)因其占地面積小,后期維護(hù)工作少等特點(diǎn),越來越受到電力建設(shè)單位的青睞。目前,就江蘇地區(qū)而言,其新建變電站500kV設(shè)備絕大多數(shù)為GIS,且其原有變電站500kV敞開式開關(guān)設(shè)備也有逐步被GIS取代的趨勢。GIS斷路器通常為分相操作的斷路器,因而非全相保護(hù)功能是GIS控制回路中必備的一項(xiàng)保護(hù)功能,其作用主要是防止斷路器在分合閘操作過程中,由于輔助節(jié)點(diǎn)故障、控制電纜接頭脫落等原因造成斷路器的某一相或兩相的開合狀態(tài)與其它相不一致,危害電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文主要針對平芝GST-550BHC型GIS斷路器控制回路,對其非全相保護(hù)功能的動作過程進(jìn)行分析,總結(jié)歸納出在驗(yàn)收時(shí),該型設(shè)備非全相保護(hù)功能時(shí)的驗(yàn)證步驟,確保全面驗(yàn)證回路中各節(jié)點(diǎn)的開閉狀態(tài),避免驗(yàn)收盲點(diǎn)。

        1 斷路器非全相運(yùn)行的危害

        斷路器非全相運(yùn)行會產(chǎn)生負(fù)序及零序電流,破壞系統(tǒng)的對稱性,對電網(wǎng)、輸電設(shè)備及電力用戶造成不良影響。(1)在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中,當(dāng)斷路器發(fā)生非全相故障時(shí),系統(tǒng)的對稱性被嚴(yán)重破壞,其中性點(diǎn)電壓偏移量增大,導(dǎo)致非故障相電壓急劇升高,造成絕緣擊穿,擴(kuò)大故障范圍,破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性。(2)斷路器非全相運(yùn)行時(shí),其產(chǎn)生的負(fù)序電流經(jīng)發(fā)電機(jī)繞組后,會形成與正常磁場旋轉(zhuǎn)方向相反的附加磁場,改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的力矩平衡,增加發(fā)電機(jī)的附加損耗,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)振動和發(fā)熱;此外,其產(chǎn)生的零序電流在流經(jīng)變壓器繞組時(shí),會使得變壓器鐵芯趨于飽和,燒壞變壓器繞組。(3)斷路器非全相運(yùn)行所產(chǎn)生的負(fù)序及零序電流,降低方向阻抗保護(hù)的靈敏性,縮小其保護(hù)范圍,導(dǎo)致保護(hù)存在死區(qū),引起保護(hù)的拒動或誤動。

        2 非全相保護(hù)的工作原理

        圖1、2分別為GST-550BHC型GIS斷路器分閘控制回路和非全相保護(hù)回路,GST-550BHC型GIS斷路器設(shè)有兩套分閘控制回路,且配有相應(yīng)的非全相保護(hù)回路,兩套分閘控制回路基本相同,其主要區(qū)別在于分閘控制回路1帶有就地手動分閘功能。為簡潔起見,以分閘控制回路2及其非全相保護(hù)回路為例,分析非全相保護(hù)的動作過程。

        圖1 分閘控制回路

        假設(shè)當(dāng)前斷路器處于分閘位置,令斷路器合閘,由于控制回路的某些故障,僅斷路器A相合閘,B、C相均處于分閘位置。此時(shí),CB1(A)的輔助開關(guān)節(jié)點(diǎn)Lb1斷開,A16、A17閉合,CB1(B)、CB1(C)的輔助開關(guān)節(jié)點(diǎn)Lb1閉合,A16、A17斷開。

        圖2 非全相保護(hù)回路

        觀察非全相保護(hù)回路,電流經(jīng)直流母線正極PT→節(jié)點(diǎn)TCB-178、TCB-203→節(jié)點(diǎn)TCB-179、TCB-204→節(jié)點(diǎn)TCB-154→節(jié)點(diǎn)TCB-155→時(shí)間繼電器47T2→非全相保護(hù)壓板PL→直流母線負(fù)極N形成回路,當(dāng)時(shí)間達(dá)到47T2的整定值后,其對應(yīng)的觸點(diǎn)15-18閉合,輔助繼電器47X2得電,對應(yīng)觸點(diǎn)3-4、6-7、10-11閉合。觀察分閘控制回路,電流經(jīng)直流母線正極PT→節(jié)點(diǎn)TCB-178、TCB-203→節(jié)點(diǎn)TCB-179、TCB-204→47X2的觸點(diǎn)3-4→節(jié)點(diǎn)TCB-151→A相分閘線圈52T2→節(jié)點(diǎn)TCB-140→油壓繼電器63QF2X輔助開關(guān)2-4、氣體繼電器63GF2X輔助開關(guān)2-4→直流母線負(fù)極N形成回路,使斷路器A相分閘,實(shí)現(xiàn)非全相保護(hù)功能。假設(shè)當(dāng)前斷路器處于合閘位置,令斷路器分閘,由于控制回路的某些故障,僅斷路器A相分閘,B、C相均處于合閘位置。此時(shí),CB1(A)的輔助開關(guān)節(jié)點(diǎn)Lb1閉合,A16、A17斷開,CB1(B)、CB1(C)的輔助開關(guān)節(jié)點(diǎn)Lb1斷開,A16、A17閉合。

        觀察非全相保護(hù)回路,電流經(jīng)直流母線正極PT→節(jié)點(diǎn)TCB-153→節(jié)點(diǎn)TCB-154→節(jié)點(diǎn)TCB-179、TCB-204→節(jié)點(diǎn)TCB-180、TCB-205→時(shí)間繼電器47T2→非全相保護(hù)壓板PL→直流母線負(fù)極N形成回路,當(dāng)時(shí)間達(dá)到47T2的整定值后,其對應(yīng)的觸點(diǎn)15-18閉合,輔助繼電器47X2得電,對應(yīng)觸點(diǎn)3-4、6-7、10-11閉合。觀察分閘控制回路,電流經(jīng)直流母線正極PT→節(jié)點(diǎn)TCB-153→節(jié)點(diǎn)TCB-154→47X2的 觸 點(diǎn) 6-7、10-11→ 節(jié) 點(diǎn) TCB-176、TCB-201→B、C相分閘線圈52T2→節(jié)點(diǎn)TCB-165、TCB-190→油壓繼電器63QF2X輔助開關(guān)2-4、氣體繼電器63GF2X輔助開關(guān)2-4→直流母線負(fù)極N形成回路,使斷路器B、C相分閘,實(shí)現(xiàn)非全相保護(hù)功能。

        3 非全相保護(hù)驗(yàn)證步驟

        在驗(yàn)收GIS斷路器非全相保護(hù)功能時(shí),傳統(tǒng)做法一般是隨機(jī)進(jìn)行抽測,將斷路器置于分閘或合閘位置,利用短接線隨機(jī)對斷路器某一相進(jìn)行分合操作,造成斷路器三相不一致的狀態(tài),觀察非全相保護(hù)能否動作,該方法的優(yōu)點(diǎn)是工作量小,斷路器分合操作次數(shù)較少,對設(shè)備的損害較低,但缺點(diǎn)是非全相保護(hù)回路驗(yàn)證不全面,存在驗(yàn)收盲區(qū)。以圖2為例,假設(shè)CB1(A)中輔助開關(guān)Lb2-Lb02開路故障,及Lb2-Lb02始終處于斷開狀態(tài)。此時(shí),令斷路器處于合閘位置,單獨(dú)跳開B相,則電流經(jīng)直流母線正極PT→節(jié)點(diǎn)TCB-178→節(jié)點(diǎn)TCB-179→節(jié)點(diǎn)TCB-154、TCB-204→節(jié)點(diǎn)TCB-155、TCB-205→時(shí)間繼電器47T2→非全相保護(hù)壓板PL→直流母線負(fù)極N形成回路,當(dāng)時(shí)間達(dá)到47T2的整定值后,其對應(yīng)的觸點(diǎn)15-18閉合,輔助繼電器47X2得電,對應(yīng)觸點(diǎn)3-4、6-7、10-11閉合,使得斷路器A、C相跳閘。從斷路器動作狀態(tài)看,則其非全相保護(hù)回路動作正確,但CB1(A)中輔助開關(guān)Lb2-Lb02開路故障并未被發(fā)現(xiàn),該故障對斷路器的安全運(yùn)行埋下隱患。若斷路器正常運(yùn)行過程中,斷路器處于合閘狀態(tài),由于控制回路或保護(hù)回路故障,導(dǎo)致斷路器A相跳閘,則由于CB1(A)中輔助開關(guān)Lb2-Lb02的開路故障,非全相保護(hù)不能正常啟動,斷路器始終處于非全相狀態(tài),危害系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

        綜合上述分析,GST-550BHC型GIS斷路器非全相保護(hù)功能的驗(yàn)證步驟如下。(1)短路器處于分閘位置,遠(yuǎn)/近控轉(zhuǎn)換開關(guān)處于遠(yuǎn)控位置,非全相保護(hù)壓板投入。(a)單獨(dú)合閘A相,延時(shí)后A相跳閘;(b)單獨(dú)合閘B相,延時(shí)后B相跳閘;(c)單獨(dú)合閘C相,延時(shí)后C相跳閘。(2)短路器處于合閘位置,遠(yuǎn)/近控轉(zhuǎn)換開關(guān)處于遠(yuǎn)控位置,非全相保護(hù)壓板投入。(a)單獨(dú)跳閘A相,延時(shí)后B、C相跳閘;(b)單獨(dú)跳閘B相,延時(shí)后A、C相跳閘;(c)單獨(dú)跳閘C相,延時(shí)后A、B相跳閘。

        4 結(jié)語

        本文基于GST-550BHC型GIS斷路器,對其非全相保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析,指出傳統(tǒng)驗(yàn)收方式存在的驗(yàn)收盲區(qū),并總結(jié)歸納出全面驗(yàn)證該型斷路器非全相保護(hù)功能的正確步驟。

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