断路器三相不一致保护（共4篇）
断路器三相不一致保护 篇1
1 断路器三相不一致保护的工作原理
运行经验表明, 90%的电网故障都是单相瞬时接地故障。出于对供电可靠性的考虑, 220 k V及以上电压等级的断路器都是采取单相重合闸的方式。所以, 220 k V及以上电压等级的断路器普遍是可以分相操作的。
但是, 采用分相操作机构的断路器在运行中由于各种原因, 断路器三相可能断开一相或两相, 造成三相不一致 (即非全相运行) 。断路器三相不一致会导致零序、负序电流较大, 如果这些零序、负序电流持续很长时间, 就会导致重负荷线路的零序保护四段越级误动作。因此, 装设断路器三相不一致保护的作用是恢复断路器三相全相运行, 避免上述情况的出现。
断路器三相不一致保护有两种: (1) 断路器本体的三相不一致保护; (2) 保护装置的三相不一致保护。下面就谈谈这两种方式的工作原理。
断路器本体的三相不一致保护原理如图1所示 (这里分析的是西门子220 k V电压等级的3AQ1—EE型号的断路器) 。三相不一致回路动作原理如下:当出现三相不一致情况后, 每相断路器分闸位置辅助常闭触点S1LA与合闸位置辅助常开触点S1LA同时接通, 时间继电器K16励磁, 后经过一段时间继电器K16延时2 s启动三相不一致保护继电器K63, 经三相不一致保护继电器K63接点接通三相跳闸线圈, 以断开仍在运行的其他相断路器。在断路器本体三相不一致保护中, 需要考虑到线路出现单相故障后, 断路器单相跳开后等待单相重合闸的时间。所以, 时间继电器K16延时2 s就是为了避开线路重合闸时限。
保护装置的三相不一致保护由RCS—923A保护装置实现, 非全相位置开入接点由CZX-12R2操作继电器箱提供, 如图2所示。当三相位置不一致保护投入时, 如果有三相位置不一致接点输入, 总启动原件动作并展宽7 s去开放出口继电正电源。三相不一致保护可采用零序电流或负序电流作为动作的辅助判据, 可分别由控制字选择投退。三相不一致保护的动作逻辑:在不一致保护投入的情况下, 当零序电流或负序电流动作元件动作, 并且非全相位置有开入时, 不一致保护延时1.5 s (按定值单执行) 去启动跳闸继电器跳闸。
2 三相不一致保护的特点
断路器本体三相不一致保护容易受气候影响而误动作。因为断路器本体非全相保护仅用断路器的辅助触点作为启动判据, 没有采用其他条件来闭锁保护, 所以断路器本体三相不一致保护容易误动作。当天气潮湿时, 在户外运行的断路器容易出现三相不一致保护启动、回路两点接地的现象, 从而造成非全相保护误动作。为了避免此类现象的出现, 现在的断路器机构箱和端子箱都装设有智能加热器。
断路器本体三相不一致保护必须投入运行。当线路刚启动或运行电流很小时, 如果恰好此时出现断路器非全相运行 (三相不一致) , 由于装置保护的三相不一致保护要经零序或负序电流闭锁, 此时的零序或负序电流小到不足以令启动元件动作, 那么, 保护装置的三相不一致保护可能不会动作。此时, 如果没有断路器本体三相不一致保护就无法快速切除故障, 这将会影响电网的安全、稳定运行。
三相不一致保护不会启动失灵保护。断路器三相不一致的危害主要表现在可能会引起相邻线路的零序保护误动。但是, 三相不一致保护一旦接入失灵回路, 三相不一致动作将会切除整条母线。与引起相邻线路保护误动而切除线路相比, 切除母线的危害要严重很多。因此, 三相不一致保护不启动失灵保护。
3 出现三相不一致信号的处理
当监控系统发出“三相不一致信号”时, 值班员必须马上对此异常信号进行处理。出现“三相不一致”信号的原因是, 在CZX—12R2装置里面的三相不一致发信回路中, 任意一相的HWJ与TWJ接点同时闭合或短路, 导致装置起动发信。考虑到有可能是保护二次回路故障, 所以, 值班员必须马上去现场检查断路器的位置。
当现场断路器位置检查为三相一致时, 必须考虑到是三相不一致保护回路出现了问题, 导致保护误发“三相不一致”信号。在值班员无法处理的情况下, 应该将此问题上报相关专业班组, 等待班组人员处理。
当现场开关位置检查为三相不一致时, 断路器因单相自动跳闸造成两相运行时, 应立即合闸一次, 合闸不成功则应断开其余两相断路器;如果是跳开两相, 应立即将断路器断开。处理完后, 应检查断路器三相位置不一致信号是否复归。
如果非全相断路器无法断开或合上时, 在向调度汇报后, 应根据变电站内主接线的特点采用不同的处理方法: (1) 对有旁路断路器的变电站, 用旁路断路器与非全相断路器并联后, 退出旁路断路器的控制电源, 用隔离开关解环, 使非全相断路器停电; (2) 对双母线接线的变电站, 可以进行倒母线操作, 使母联断路器与非全相断路器串联, 断开对侧线路断路器, 用母联断路器断开负荷电流, 然后再拉开非全相断路器两侧的隔离开关; (3) 对单母线接线的变电站, 可以向调度申请断开线路对侧的断路器, 然后在非全相断路器机构箱就地断开断路器; (4) 母联断路器非全相运行时, 应立即倒空其中一条母线, 再拉开母联断路器两侧的隔离开关。
4 结束语
在电网容量越来越大, 对供电可靠性要求越来越高的今天, 为了消除故障, 迅速恢复供电, 220 k V及以上电压等级的断路器普遍采用分相操作。但是断路器一旦出现三相不一致 (非全相运行) 的情况, 伴随三相不一致而产生的零序、负序电流将有可能造成相邻线路保护误动 (越级跳闸) , 扩大事故范围。因此, 220 k V及以上电压等级的断路器必须装设有断路器三相不一致保护。为了电网的安全、稳定运行, 掌握三相不一致保护原理对值班员准确处理断路器三相不一致的问题起到了重要的作用。
参考文献
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[3]黄远飞, 彭泽华.断路器本体三相不一致保护设计分析[J].南方电网技术, 2012 (04) .
断路器本体三相不一致保护浅析 篇2
在220kV及以上电压等级的电网中, 普遍采用分相操作的断路器, 由于设备质量和操作等原因, 运行中可能出现三 相断路器动作不一致的异常状态, 如何消除这种异常状态, 存在不同认识, 对各系统也有不同做法。
1非全相运行对系统的影响
电力系统在运行时, 由于各种原因, 断路器三 相可能断 开一相或两相, 造成非全 相运行。如果 系统采用 单重或综 重方式, 在等待重合期间, 系统也要处于非全相运行状态, 此时就会出现以下情况:
1.1对电气设备产生的危害
(1) 电气设备的运行条件恶化:不对称运行会出现一相电流比其他两相电流大的情况, 将使该相电气设备的发热超过容许值。另外, 负序电流流过发电机时, 会引起发电机 转子绕组及铁芯的附加发热和振动。 (2) 电能质量变坏:由不对称运行引起的电压不稳定、不对称及高次谐波等, 将使电能质量变坏, 对用户产生不良影响。 (3) 对通讯线路的干扰:不对称运行时出现的零序电流所产生的零序磁通, 经过通讯线路可能产生对地电压, 危及设备和人身安全, 影响通讯质量。 (4) 电力系统运行的经济性变差:不对称运行时, 由于各相电流不相等, 系统潮流不能按经济方式分配以致损耗增大。 (5) 可能产生过电压:不对称运行时, 电机或电力系统的某点可能产生很高的电 压, 把绝缘击穿。
1.2对继电保护产生的危害
继电保护装置中, 有反映负序和零序分 量的元件, 由于不对称运行时出现较大的负序和零序分量, 可能使继电保护误动作, 因而可能造成继电保护装置的复杂化或降低其可靠性。
2断路器三相不一致保护介绍
断路器三相不一致保护分为断路器保护非全相 保护与断路器本体三相不一致保护, 按照2种保护相互配合设置。三相不一致保护动作时延如表1所示。
2.1断路器保护非全相保护介绍
断路器保护中的三相不一致保护亦称为非全相保护, 通过零序、负序电流作为辅助判据, 主要判据是:三相TWJ与三相HWJ串联作为非全相位置开入, 再通过辅助判据综合判断后, 启动跳闸回路。
由于引入了断路器的分相位置接点 (任一相TWJ动作且无流时确认该相断路器在跳闸位置) , 当任一相在跳闸位置, 则认为三相不一致, 经可整定 的不一致 动作延时 出口跳闸 驱动SBJ继电器, 跳本断路器三相。但由任两相在跳闸位置造成的三相不一致, 出口动作延时固定为150ms。
2.2断路器本体三相不一致保护介绍
断路器本体三相不一致保护启动回路是通过 断路器位 置辅助节点启动, 即取断路器三相常闭节点与三相常开节点并联后两者串联, 作为驱动三相不一致时间继电器, 经过时延 后驱动跳闸继电器。
3断路器本体三相不一致保护时间继电器校验试验
3.1时间继电器校验试验
正常运行过程中, 为了与断路器非全 相保护配 合, 必须进行对三相不一致时间继电器的校验, 保证与断路器保护非全相保护出口时间不发生冲突。
试验方法是在保护装置退出的状态下, 在断路器本体跳闸回路上加一正电源, 人为跳开一相 (图1中A、B、C3个点选一点加上正电, 直接导通本体机构跳闸线圈) , 从而达到三相不一致启动条件, 通过本体三相不一致跳闸继电器 (47T) 出口直接跳开断路器三相, 通过断路器位置变化启动故障录波, 从中分析断路器三相变位时间, 以此得出时间差, 从而验证本体 三相不一致时间继电器时间是否符合要求。
3.2时间继电器校验试验注意点
对于500kV线路来说, 断路器保护主要是用作失灵保护、线路重合闸保护与非全相保护。正常断路器保护设有沟 通三跳节点。沟通三跳节点设置在保护出口回路末端, 经过此节点后接入分相操作箱。
沟通三跳节点闭合条件: (1) 重合闸为充好电状态; (2) 重合闸为三重方式; (3) 重合闸装置故障或直流电源消失; (4) 重合闸在“停用”方式。
试验过程中, 断路器保护在退出状态, 故重合闸 也在退出状态, 此时满足沟通三跳节点闭合条件, 若单纯按照上述的 方法做此试验, 则由于沟通三跳节点闭合的关系, 正电通过沟 通三跳将其余两相跳闸回路导通, 因而无法实现延时三跳, 无法验证本体三相不一致时间继电器的动作时间。
故在试验过程中, 必须人为将沟通三跳 节点打开, 即将断路器保护中重合闸方式切换把手切至“单重”。
3.3时间继电器校验试验异常
在试验过程中是跳过保护出口回路, 直接在本体机构上加正电, 跳开一相断路器, 因而正常情况下分相操作箱跳闸指 示灯 (Txj) 不应该做出反应。而实际试验过程中, 就出现了 分相操作箱跳闸指示灯亮起的异常情况。
通过图1可以看出, 只有Txj通过正电 流时, 才会驱动 跳闸信号灯亮起。异常情况是由于47T继电器卡涩导致的。
以B相节点卡涩为例, 当人为跳开断路器一相时, 断路器保护由“位置不对应”条件满足启动重合闸, 此时重合闸放电, 沟通三跳节点闭合。
当47T经延时判断出口后, 由于节点卡涩, B相节点未 能合上, 故B相三相不一致出口回路不能导通, 而正电通过沟通三跳节点, 经过分相操作箱中的B相跳闸回路最终使断路器B相跳开, 此时操作箱中的B相Txj受正向电 流而励磁, B相跳闸指示灯灯亮。
4结语
本文通过介绍断路器三相不一致运行对设备 与系统的 危害, 引出本体三相不一致保护的试验方法, 提出了试验注 意事项, 同时列举了一起异常情况。随着社会经济发 展, 客户对电能质量的要求越来越高, 保证系统安全稳定运行是电力行业的重要任务。
摘要：阐述了非全相运行对系统的影响, 在此基础上介绍了一种断路器本体三相不一致保护的试验方法, 并就试验过程中出现的异常情况进行剖析, 提出了解决办法。
关键词：断路器,危害,校验试验,三相不一致时间继电器
参考文献
[1]黄远飞.断路器本体三相不一致保护设计分析[J].南方电网技术, 2012, 6 (4)
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[3]成志飞, 陈效.线路保护中沟通三跳功能的分析[J].硅谷, 2011 (22)
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断路器三相不一致保护 篇3
1 三相不一致保护误动情况
2011年10月4日, 某变电站220 k V线路开关在运行时发生三相跳闸, 该线路采用南京南瑞公司RCS-931、RCS-902高压线路保护实现双重化配置, 独立的RCS-923开关辅助保护实现微机三相不一致保护, 与断路器本体三相不一致保护同时投入。经运行人员现场检查发现, 继保室该线路主一、主二保护装置液晶面板显示开关位置由1变0, 无保护动作报告, 操作箱面板上运行灯及跳位灯均不亮, 测控装置跳位指示灯亮, 开关场地该线路汇控箱内断路器本体三相不一致动作灯亮。调取该线路故障录波数据示意图如图1所示。
2 三相不一致保护误动原因分析
三相不一致保护的实现以断路器非全相运行状态时的电气特性为基础, 一般需要反映断路器三相位置不一致的回路, 可采用断路器辅助触点组合实现, 也可采用操作箱跳闸位置、合闸位置继电器的接点组合实现。
微机三相不一致保护动作原理如图2所示。由三相不一致接点起动, 即操作箱的三相TWJ并联, 三相HWJ并联后两者再串联作为非全相位置开入给保护装置, 再通过零序或负序作为辅助判据来闭锁微机保护中三相不一致, 其辅助判据综合判断后, 延时出口动作, 启动跳闸回路。也就是说三相不一致保护动作出口应满足以下两个条件: (1) 断路器非全相运行。 (2) 流过三相不一致保护的零序 (或负序) 电流应大于零序 (或负序) 电流起动定值, 此定值要考虑保护的灵敏度及躲过电流互感器TA的三相最大不平衡电流。结合保护动作情况及图1所示录波示意图可以看到, 主一保护、主二保护、开关辅助保护装置均未发跳闸命令, A、B、C三相同期分闸, 未出现非全相运行状态, 且分闸前后3I0为零, 因此, 初步判断开关场地该线路汇控箱内断路器本体三相不一致保护误动。断路器本体三相不一致保护动作原理如图3所示, 通过断路器辅助接点直接启动, 即断路器三相常闭接点并联、三相常开接点并联, 然后两者串联后启动时间继电器, 时间继电器经过延时闭合后启动跳闸回路。
现场进行该线路断路器本体三相不一致保护回路绝缘测试, 发现K06时间继电器绝缘阻值偏低, 拆解后, 里面金属部件明显锈蚀, 指示灯的焊接引脚脱落, 相关的K12中间继电器、TQ跳闸线圈性能良好, 可以断定本次误动事件是因本体三相不一致保护时间继电器K06异常导致K12继电器励磁, TQ跳闸线圈动作出口三相跳闸。
3 防范措施
目前, 系统中断路器本体三相不一致保护广泛采用断路器的辅助接点作为启动判据, 不采用零序、负序电流来闭锁保护, 启动后经延时继电器出口动作跳闸。而220 k V及以上断路器一般运行在户外, 受外部环境的影响较大, 特别是当温度较低、湿度较大时, 断路器辅助接点及其引出电缆极易因受潮引起绝缘降低, 导致断路器本体三相不一致保护误动作。为了防范类似事件的发生, 在设备运行维护中可以采取以下措施:
(1) 做好汇控箱的密封措施, 在断路器机构箱、汇控箱中装设由温度与湿度传感器自动启动加热电阻。结合日常巡视, 检查设备机构箱、汇控箱内湿度控制器是否符合厂家设置要求, 箱内是否有受潮, 祛湿器、加热器是否正常工作, 潮湿天气增加防潮特巡。 (2) 对相同型号 (ST3PA-A) 时间继电器进行检查, 发现异常立即更换。 (3) 提高时间继电器的动作功率, 在回路绝缘稍有降低时, 因功率达不到动作值避免误动。 (4) 做好断路器本体三相不一致保护时间继电器的校验工作。由于断路器本体三相不一致保护只要有断路器三相位置不一致开入, 就起动时间继电器出口跳闸, 没有任何闭锁条件, 所以时间继电器的性能状态是断路器本体三相不一致保护正确动作的关键因素。在保护定检工作中, 应注重时间继电器特性校验, 对可靠性差的时间继电器, 应尽快更换。 (5) 将断路器的辅助开关状况检查纳入保护定检工作。不管是微机三相不一致保护, 还是断路器本体三相不一致保护, 断路器三相不一致判别最终都来自辅助开关接点, 所以断路器的辅助开关运行可靠性十分重要。除了采用质量好的辅助开关外, 还要做好定检工作的清扫、检查工作, 及时发现辅助开关出现的问题, 对不满足运行要求的辅助开关及时进行更换。
4 改进方案
现假定系统中某线路A相断开, 断开前线路A相负荷电流已知为Ia, 断开后, 在断相处出现一组不对称的电压ΔU≠0, ΔUb=ΔUc=0, 线路断相后的状态可作为正常负荷状态与ΔUa作用下的故障量的叠加[3]。以A相为基准, 应用对称分量法可计算断相处各相电流为:
根据公式 (1) , 当Z1Σ=Z2Σ时, 得断相后3I0为:
由公式 (2) 可以看出, 线路在非全相运行时, 将产生零序电流, 零序电流的大小随负荷的增大而增大。可以利用非全相运行状态时的这种特性对断路器本体三相不一致保护进行改进。
三相不一致接点启动时间继电器后, 时间继电器接点再串接零序电流继电器接点后启动出口继电器, 增加零序电流闭锁判据, 提高三相不一致保护动作的可靠性。如图4所示, 这时, 零序电流的取值非常重要, 过高可能造成保护拒动, 过低可能造成保护误动。所以零序电流起动定值要躲过正常运行时最大不平衡电流并保证足够的灵敏度, 还要综合考虑断路器实际带负荷情况和负荷性质。
同理, 三相不一致接点启动时间继电器后, 时间继电器接点再串接负序电流继电器接点后启动出口继电器, 电流判别采用负序分量, 负序电流也按躲过正常运行时的不平衡电流整定。
与传统的本体三相不一致保护比较, 以上两种增加电流判据的方案提高了安全性, 但降低了保护的可依赖性。在采用有电流闭锁的方案时, 若负荷较小, 非全相保护可能拒动, 但考虑到此时系统所承受的负序、零序分量必然很小, 对系统和保护的运行已无大碍, 且在这种情况下, 已有相应的灯光信号指示运行值班人员, 可以人工处理。
5 结语
三相不一致保护误动将直接影响供电可靠性。本文通过分析某变电站220 k V线路三相不一致保护误动事件, 指出保护误动的根本原因, 并有针对性地提出了相应的防范措施和改进方案, 提高三相不一致保护动作可靠性, 有效保障电网安全稳定运行。
参考文献
[1]许守东, 袁荣湘.玉溪变玉竹I回A相拒动原因分析及对策[J].电力系统保护与控制, 2008, 36 (20) :91-92.
[2]广东省电力调度中心.广东省电力系统继电保护反事故措施及释义[M].北京:中国电力出版社, 2008.
断路器三相不一致保护 篇4
电力系统运行时,由于各种原因,开关三相可能断开一相或两相,造成非全相运行。出于系统安全考虑,对设备非全相运行的时间应有所限制,原因如下:
(1)当系统处于非全相运行状态时,系统中出现的负序、零序等分量会对电气设备产生一定的危害;
(2)系统中出现的负序、零序等分量可能使一些保护处于启动状态,极端情况下还可能使一些保护(如零序电流保护)动作跳闸[1];
(3)对于交流滤波器等无功补偿设备,经过仿真证明[2],在投入2组或3组交流滤波器的运行工况下,当连接运行母线的开关非全相误动后,在短时间内会产生幅值较大的过电压(瞬时可达到1.58p.u.,故障发生0.1s后降至1.39p.u.以下),对设备安全造成威胁。
为此,合理设计并配置开关三相不一致保护,保证该保护正确动作就显得至关重要了。而作为换流站的重要无功补偿设备,交流滤波器应尽量避免非全相运行。以深圳换流站为例,在其投产的5年内,交流滤波器发生跳闸事故共计19起,其中开关三相不一致保护动作多达4次,占比超过20%。而国内目前没有关于交流滤波器开关三相不一致动作的报道,故本文针对采用引进设备的交流滤波器开关三相不一致保护及其典型故障进行研究分析,对该类型保护的事故处理、故障分析及日常维护运行,甚至后续工程建设,都有着重要的指导意义。
1 开关三相不一致保护原理
根据相关规定[3,4],220kV及以上电压等级的开关除了微机保护装置外,在本体机构也需配置三相不一致保护。
在微机保护中,引入了开关的分相位置接点(任一相跳位继TWJ动作且无流时确认该相开关在跳闸位置),当任一相或任两相在跳闸位置,而三相不全在跳闸位置,则认为三相不一致,再经可整定的不一致动作延时出口跳闸驱动继电器跳本开关三相。除用跳位继TWJ来判断外,还可采用外部三相不一致专用开入信号,经可整定的不一致动作延时出口跳闸驱动继电器跳本开关三相。
开关本体三相不一致保护的接线一般是将A、B、C三相的常开、常闭辅助接点分别并联后再串联,然后启动一个延时时间继电器,当开关出现三相位置不一致时,经延时,动作启动出口中间继电器,并跳开三相开关。保护动作后,一对接点将信号送至相应的测控装置,测控装置以通信方式向监控系统发出动作信号。
2 交流滤波器开关用三相不一致保护装置原理
2.1 7VK61装置简介
7VK61装置由西门子生产,在南方电网系统内的换流站广泛使用,主要用于500kV交流场开关保护、交流滤波器连线保护。该装置是一种多用途的保护和控制装置,适用于各电压等级电网进行自动和手动分合开关。用于开关保护时,该装置需由开关提供辅助接点,判断开关的位置。
2.2 7VK61装置三相不一致判据原理
7VK61装置通过检测开关辅助接点以及每相电流来作为三相不一致的判据。开关辅助接点接入7VK61装置示意图如图1所示。
开关A、B、C相位置接点并联后接入7VK61的BI2输入端子,用于装置内开关三相开关分位的指示。当A、B、C三相均在分位时,装置内部对输入取反后得到开关在三相分位的信号3p Open=1;当A、B、C三相任意一相合上时,装置内3p Open=0。
开关A、B、C相位置接点串联后接入7VK61的BI3输入端子,用于装置内开关三相开关合位的指示。只有当A、B、C三相均在合位时,装置内部逻辑才认为开关在合位的信号3p Closed=1;当A、B、C三相任意一相分开时,装置内3p Closed=0。
7VK61装置的开关三相不一致判断逻辑如图2所示,“≥CB 1poleClosed”信号即是图1中的数字量BI2,为“至少一相开关在合位”;“≥CB 1pole Open”信号为“至少一相开关在分位”。假设A相开关在分位,B、C相在合位,则图1中数字量BI2=1、BI3=0(即至少有一相在合位),从而使得图2中≥CB 1pole Closed=1,≥CB1pole Open=1。A相开关在分位,电流IA=0,由图2可知,经一段时间延时后装置将发“BF CBdiscr Trip”信号,保护三相不一致跳闸;同时,电流选相元件也选中A相异常,发“BF CBdiscr L1”信号。
3 典型故障分析
现以深圳换流站的一起典型事故为例,对交流滤波器开关三相不一致保护的动作过程及原因进行研究分析。
某日,兴安直流在直流功率自动调整过程中,深圳换流站500kV 574交流滤波器自动投入运行约600ms后,发出跳闸信号。现场对574交流滤波器相关设备进行外观检查,未发现异常。对该组交流滤波器连线保护屏进行检查,发现报文显示跳闸时574开关C相在分位。随后检查故障录波及保护跳闸报文,发现574开关三相合闸后约55ms,574开关C相跳开,随后延时约500ms,574开关三相不一致动作出口跳开574开关。装置内录波如图3所示。
以故障发生时间为0时刻坐标(图3中最上一行),根据图3数据,并结合装置内部报文,分析保护动作过程如下。
(1)在-100ms时刻,装置录波开始获取数据。此时574开关三相分位信号3p Open=1,即BI2无电位输入,开关三相均在分位状态。持续约10ms后,3p Open=0,此时574开关处于由分位至合位过程。
(2)在—85ms时刻,574开关三相合位信号3 p Closed=1,即BI3有电位输入,但该信号只持续了27ms左右即重新置为0。结合C相电流波形,说明C相开关存在合闸过程,但持续27ms后又重新跳开。
(3)经过7VK61三相不一致保护数据窗的运算时间(约57ms)后,7VK61装置判断为574开关C相单相在分位,满足图2的保护逻辑,从而保护启动,Relay PICKUP=1。
(4)保护启动后,经三相不一致延时整定定值500ms,Relay TRIP=1,50BF CBdisc TRIP=1,7VK61装置发三相不一致跳令,经574小组滤波器保护屏内主跳闸继电器—K42跳开574三相。与此同时,失灵保护发跟跳命令(50BF TripABC=1)。
(5)当—K42继电器动作送信号至574开关跳闸线圈时,-K42继电器动作接点同时还启动7VK61装置的50BF release与50BF start 3P信号的开入(图3中50BF release=1,50BF start 3P=1)。这两个输入信号用于启动开关失灵Ⅰ、Ⅱ段保护。
根据上述分析,初步判断为574开关在合上过程中C相未能稳定合闸,导致三相不一致动作跳开574三相。
检修人员随后对跳闸回路的监视装置进行展开,为便于阐述,将574开关C相跳闸回路1简化为如图4所示回路。
图4中,S2为574小组滤波器保护屏1的出口继电器动作接点;S1LC1、S1LC2分别为574开关的常开、常闭辅助触点;Y3LC为574开关C相跳闸线圈1;U31、U32为跳闸回路监视继电器—K42的内部电压型继电器;V1和R1构成U31继电器的熄弧回路。U31、U32与Y3LC通过一定的电压比例分配关系,实现跳闸回路监视功能。当开关在分位时,正电源经U31、U32、Y3LC继电器励磁回路与负电源接通,电压主要分配在U31与U32之间,但U32动作电压比U31低,此时U32励磁,接通-K42装置内的绿灯H32指示装置,表示跳闸回路正常,如图5所示。当开关在合位时,正电源经U31、S1LC1、Y3LC继电器励磁回路与负电源接通,电压主要分配在U31上,此时U31励磁,也接通-K42装置内的绿灯H32指示装置,表示跳闸回路正常。若跳闸回路断线,则不论574开关处在何种状态下,U31、U32均无电压,此时-K42将发告警A信号(H31告警灯亮)。
在574小组滤波器保护系统1和系统2中,分别对图4中电源正端与M点电压(U31压降)及M、N点间电压(U32压降)进行测量;同时,对A相跳闸回路监视继电器U11、U12,B相跳闸回路监视继电器U21、U22中的压降进行测量对比,测量数据见表1。
分析表1各项数据可知,各相跳闸回路监视继电器均承担了几乎所有直流电压,不可能使跳闸继电器Y3LC励磁动作;从数据来数据来看,目前跳闸回路监视继电器及跳闸回路均正常。但在将第二大组的小组滤波器保护屏1中的-K42继电器抽出进行外观检查时,发现电路板上的二极管元件有击穿烧毁痕迹,击穿烧毁的二极管即图4中V1。
二极管V1与分压电阻R原本是作为U31继电器的熄弧回路而并联在U31继电器两端,但是,假如在开关合上一瞬间574开关的常开辅助接点S1LC1闭合,而二极管V1被反向击穿,此时二极管相当于被短路,那么就相当于电压只加在了电阻R以及跳闸继电器Y3LC上,而R的分压能力较小,因此在二极管击穿瞬间加在跳闸继电器Y3LC上的电压会使其动作。
二极管V1被击穿后,它在电路上等同于断路,并不会对之后U31和U32的分压造成影响,这证明表1中统计的数据是正确的。这也导致在两次检查中对开关进行传动试验时,开关分合均正常,无法重现和模拟当时的故障。检修人员随即用备品对损坏的—K42进行更换,再次进行分合闸试验未发现异常。
综上所述,三相不一致保护动作原因为:在574开关合上瞬间,跳闸回路监视继电器熄弧回路二极管烧毁击穿,此二极管相当于被短路,使跳闸回路电压只加在了电阻R及跳闸继电器Y3LC上;由于电阻R的分压能力较小,因此在二极管击穿瞬间加在跳闸继电器Y3LC上的电压达到动作电压,使574开关C相动作跳开,从而导致三相不一致保护动作跳闸。据此,设备运维单位也将该类型继电器列入停电大修的特别检查内容,并在运行中加强对该类设备的巡检。
4 结束语
作为南方电网系统内换流站广泛配置的7VK61装置,其正常运行与否,关系到被保护的交流滤波器能否避免设备非全相运行,从而避免造成设备过压、保护误动乃至系统性电网故障。
本文通过对交流滤波器三相不一致保护的配置及原理的介绍,结合典型案例,从保护动作过程和故障原因等方面进行了详尽的分析,为类似事故的分析处理、日常维护运行,以及后续工程建设及改造提供了重要借鉴。
参考文献
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