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        一起防跳回路異常引起的斷路器誤動(dòng)事件分析

        2020-07-06 01:16:46丁宣文劉明忠鄭永康
        四川電力技術(shù) 2020年2期
        關(guān)鍵詞:接點(diǎn)合閘時(shí)序

        丁宣文,劉明忠,鄭永康,王 平

        (國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院,四川 成都 610041)

        0 引 言

        在電力系統(tǒng)中,斷路器的防跳回路是二次回路中最重要的回路之一,用以防止斷路器出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象。當(dāng)合閘回路出現(xiàn)如觸電粘連、機(jī)構(gòu)卡死等情況時(shí),合閘脈沖會(huì)一直存在,此時(shí)若線路發(fā)生永久性故障,保護(hù)裝置會(huì)發(fā)出跳閘脈沖,同時(shí)存在的合閘脈沖和跳閘脈沖在沒有防跳回路的作用時(shí)會(huì)使得斷路器出現(xiàn)反復(fù)分合的“跳躍”現(xiàn)象[1]。斷路器多次分合于故障電流,將造成斷路器損壞甚至爆炸,同時(shí)也可能擴(kuò)大事故范圍而影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行[2-4]。而防跳回路的目的就是要解決斷路器的“跳躍”問題,起到保護(hù)斷路器的作用。一般來說,操作箱及斷路器本體均具有防跳功能,而《線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》(Q/GDW 1161-2014)規(guī)定了斷路器防跳功能應(yīng)由斷路器本體機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)[5]。這是因?yàn)椴捎脭嗦菲鞅倔w防跳,可以保證斷路器在遠(yuǎn)方操作和就地操作時(shí)均具備防跳功能,能更好地保護(hù)斷路器,所以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范推薦優(yōu)先采用斷路器本體防跳??紤]到原有部分?jǐn)嗦菲鞑粷M足本體防跳的要求,因此操作箱內(nèi)也統(tǒng)一設(shè)有防跳功能,但應(yīng)滿足使用本體防跳時(shí)能夠方便地取消操作箱防跳的要求。下面結(jié)合一起取消操作箱防跳措施不當(dāng)造成斷路器在線路間隔接地故障跳閘后立即合閘的事故展開分析,并針對(duì)“取消操作箱防跳措施不當(dāng)”提出整改建議。

        1 事故概述

        某供電公司220 kV變電站110 kV線路采用的線路保護(hù)裝置配套操作箱采用TRIP.C-A型操作板。工程投運(yùn)前,調(diào)試單位參考裝置說明書并按照廠家設(shè)計(jì)圖紙要求,通過短接操作板的1n12X7、1n12X8,即短接防跳保持繼電器常閉接點(diǎn),實(shí)現(xiàn)取消裝置防跳功能的目的(如圖1所示),但裝置在運(yùn)行過程中,出現(xiàn)過兩起110 kV斷路器跳閘后立即合閘的事故。

        圖1 TRIP.C-A型操作板跳、合閘及防跳回路

        2 事故后測(cè)試、分析

        事故發(fā)生后,技術(shù)人員對(duì)TRIP.C-A型操作板進(jìn)行了多次分合閘測(cè)試試驗(yàn),并對(duì)操作板的合閘、跳閘回路的入口(如圖1中標(biāo)注的③、及出口(如圖1中標(biāo)注的⑦、)進(jìn)行了監(jiān)視。通過如圖2所示故障錄波發(fā)現(xiàn),在通過操作板分開110 kV斷路器時(shí),斷路器輔助接點(diǎn)已翻轉(zhuǎn)到位,操作板的跳位監(jiān)視繼電器已啟動(dòng),但是跳閘回路的正電仍未消失,操作板的跳閘回路跳閘保持繼電器仍處于勵(lì)磁狀態(tài)。

        圖2 斷路器分閘過程操作板分合閘回路電位變化

        由于該操作板的跳閘保持繼電器會(huì)開放合閘回路的正電,因此在斷路器分開后,合閘回路③、⑦的正電會(huì)使得斷路器合閘回路立即導(dǎo)通,導(dǎo)致斷路器立即合閘。斷路器跳閘過程中合閘回路導(dǎo)通示意如圖1箭頭所示。

        因此,按照廠家設(shè)計(jì)圖紙的說明,在取消操作板防跳時(shí),僅短接跳閘保持繼電器常閉接點(diǎn)的做法是存在安全隱患的,合閘正電仍能通過圖1箭頭所指示的回路啟動(dòng)合閘保持繼電器,也就是說按設(shè)計(jì)圖紙所述方法取消操作板防跳回路后,在該操作板至合閘線圈的路徑上形成了一條寄生回路。

        目前,國(guó)內(nèi)主流保護(hù)廠家取消操作板防跳功能的方法主要有兩種:一是利用跳線短接電壓自保持防跳繼電器常閉接點(diǎn);二是斷開電壓自保持防跳繼電器啟動(dòng)回路(例如剪斷如圖1中電壓自保持防跳繼電器TBJ2、TBJ3的串聯(lián)電阻R)。通過上述分析顯而易見,短接TRIP.C-A型操作板的1n12X7、1n12X8,即短接防跳保持繼電器常閉接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)取消裝置防跳功能的措施并不可取。

        3 取消操作板防跳功能后動(dòng)作邏輯分析

        前面已經(jīng)分析了操作板合閘寄生回路的產(chǎn)生原因,如果該寄生回路在某種特定條件下能夠獲得正電,那么斷路器就有可能會(huì)被誤合上。下面對(duì)寄生回路是否有可能帶正電展開分析。

        3.1 操作板防跳回路繼電器參數(shù)

        TRIP.C-A操作板上的電流啟動(dòng)類TBJ、HBJ繼電器,選用松下公司生產(chǎn)的某型號(hào)小型繼電器,動(dòng)作時(shí)間約10 ms(最大不超過15 ms),返回時(shí)間約8 ms(最大不超過10 ms);電壓自保持TBJV繼電器(圖1中TBJ2+TBJ3)選用歐姆龍公司生產(chǎn)的某型號(hào)單穩(wěn)型繼電器,動(dòng)作時(shí)間約5 ms(最大不超過10 ms),返回時(shí)間約2 ms(最大不超過10 ms)。

        3.2 操作板取消防跳功能后的動(dòng)作時(shí)序分析

        根據(jù)裝置說明書并按照廠家設(shè)計(jì)圖紙要求,通過短接操作板的1n12X7、1n12X8取消操作板防跳功能后,操作回路在斷路器常開、常閉輔助接點(diǎn)切換時(shí)間以及防跳繼電器動(dòng)作和返回時(shí)間不同時(shí),造成合閘保持繼電器勵(lì)磁的情況是不一樣的。

        根據(jù)操作板防跳回路繼電器參數(shù),設(shè)定以下幾種情況分別分析:

        1)設(shè)定TBJ繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值,即動(dòng)作時(shí)間Tdz為10 ms,返回時(shí)間Tfh為8 ms;TBJV繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值,即動(dòng)作時(shí)間Tdz為5 ms,返回時(shí)間Tfh為2 ms;常開、常閉輔助接點(diǎn)切換時(shí)間Tqh為8 ms。此時(shí)操作回路各元器件的動(dòng)作時(shí)序如圖3所示。

        此種時(shí)間關(guān)系下合閘線圈未帶電,合閘保持繼電器HBJ也未動(dòng)作。

        2)設(shè)定TBJ繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值,即動(dòng)作時(shí)間Tdz為10 ms,返回時(shí)間Tfh為8 ms;TBJV繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值,即動(dòng)作時(shí)間Tdz為5 ms,返回時(shí)間Tfh為2 ms;常開、常閉輔助接點(diǎn)切換時(shí)間Tqh為2 ms。此時(shí)操作回路各元器件的動(dòng)作時(shí)序如圖4所示。

        圖3 操作回路各元器件動(dòng)作時(shí)序1

        圖4 操作回路各元器件動(dòng)作時(shí)序2

        此種時(shí)間關(guān)系下合閘線圈帶電6 ms,由于HBJ合閘保持繼電器的動(dòng)作時(shí)間Tdz為10 ms,因此HBJ未動(dòng)作,但存在斷路器誤合上的可能性。

        3)設(shè)定TBJ繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為最大值,即動(dòng)作時(shí)間Tdz為15 ms,返回時(shí)間Tfh為10 ms;TBJV繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值,即動(dòng)作時(shí)間Tdz為5 ms,返回時(shí)間Tfh為2 ms;常開、常閉輔助接點(diǎn)切換時(shí)間Tqh為0 ms。此時(shí)操作回路各元器件的動(dòng)作時(shí)序如圖5所示。

        此種時(shí)間關(guān)系下,合閘線圈帶電10 ms后合閘保持繼電器動(dòng)作自保持,斷路器將被誤合上。

        圖5 操作回路各元器件動(dòng)作時(shí)序3

        4 結(jié) 語

        按照廠家設(shè)計(jì)圖紙要求短接ln12X7、ln12X8后,該斷路器操作回路形成了一條合閘寄生回路,通過對(duì)斷路器輔助接點(diǎn)不同切換時(shí)間、TBJ繼電器不同動(dòng)作和返回時(shí)間的操作回路動(dòng)作時(shí)序分析,可以看出:斷路器輔助接點(diǎn)切換時(shí)間、TBJ繼電器返回時(shí)間是影響斷路器合閘線圈是否帶電以及帶電時(shí)間長(zhǎng)短的主要因素;斷路器輔助接點(diǎn)切換時(shí)間越短、TBJ繼電器返回時(shí)間越長(zhǎng),斷路器被誤合上的概率就越高。

        因此,建議剪斷TBJV(圖1中TBJ2+TBJ3)電壓自保持防跳繼電器回路中串聯(lián)電阻,防止合閘寄生回路形成合閘通路。

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