斷路器機構與自適應重合閘的配合

郭又華，趙 俊，朱 雨

(1.四川省電力公司超(特)高壓運行檢修公司，四川 成都 610041;2.成都電業局繼電保護所，四川 成都 610021)

0 引言

大容量機組或電廠由于種種原因通常位于遠離負荷中心的地方，這就需要將產生的大量電能進行長距離傳輸，并且要求很高的輸電電壓［1］。部分地區為了緩解輸送容量增加和輸電線路通道資源減少的矛盾，同時控制建設成本，逐漸較多地使用500 kV同塔雙回輸電線路。500 kV同塔雙回輸電線路斷面潮流大，需要采取多種措施以提高電網穩定運行水平。就繼電保護而言，目前同塔雙回輸電線路多采用自適應重合閘技術，以提高重合閘成功率，尤其是減小同塔雙回輸電線路跨線故障以及相間故障對系統的影響。從國內外的研究情況來看，已經基本解決了斷路器機構與常規重合閘的配合問題［2，3］。而隨著自適應重合閘技術的廣泛推廣應用，已經發現有斷路器二次回路與自適應重合閘配合不當發生重合閘誤動的行為發生，因此斷路器機構如何與自適應重合閘邏輯配合應引起關注。

某變電站500 kV一次設備為HGIS配電裝置，采用液壓機構斷路器。因多回出線為同塔雙回線路，根據同塔雙回輸電線使用自適應重合閘的要求，配置了南京南瑞繼保公司的RCS-931E線路保護、RCS-921C斷路器保護以及CZX-22R型操作箱。

在變電站工程驗收調試中發現500 kV斷路器液壓機構與自適應重合閘配合不當，導致一些情況下斷路器不能按自適應重合閘的邏輯正確動作。下面就該問題產生的原因做一下分析，并提出解決方案，該方案的可行性在變電站得以驗證。

1 自適應重合閘的基本策略

自適應重合閘邏輯位于線路保護RCS-931E中，因此斷路器與自適應重合閘配合更多地是跟RCS-931E線路保護配合。

當RCS-931E保護定值中控制字“投自適應重合閘”投入，RCS-921C保護定值中控制字“投自適應重合閘”投入且RCS-921C保護屏“投自適應重合閘”壓板投入時，重合閘方式為自適應重合閘方式。RCS-931E實現自適應重合閘的全部邏輯，RCS-921C負責接受到來自RCS-931E的分相合閘命令后，僅完成重合閘出口功能。當RCS-931E出現通道異常、TV斷線等情況時，RCS-931E線路保護自動轉為常規重合閘方式。RCS-931E常規重合閘方式可整定為單相重合閘或三相重合閘，此時RCS-921C并不受其影響，仍接受RCS-931E合閘命令且僅完成重合閘出口功能。

若將RCS-921C的“投自適應重合閘壓板”退出，或者雖重合閘方式為自適應重合閘，但發生開關偷跳，以及3/2斷路器接線中發生非同塔雙回線跳閘時，RCS-921C轉入預先設定的常規重合閘方式［4］，不再等待RCS-931E發出的合閘命令。常規重合閘方式并不是這里討論的范圍，但必須指出即便RCS-931E與RCS-921C都轉入常規重合閘方式時，二者能互相配合，不會發生二次重合問題。

簡單說來，自適應重合閘就是要實現分相結合無嚴重故障順序重合。無嚴重故障重合是指判別是否發生了出口附近永久性故障，如果是出口附近的嚴重故障，則采取遠故障側先重合，重合于故障對側三跳，本側不再重合，若重合成功本側接著重合，避免了重合于出口單相故障對系統的沖擊。分相順序重合是指兩回線同時只有一相重合，如果有多相需要重合，則按一定順序分別重合，避免了重合于多相永久故障給系統帶來的沖擊。當發生同塔雙回輸電線相間非嚴重故障，若雙回線各自的健全相仍能構成準三相運行，則線路相間故障不必跳該線路三相斷路器，應允許重合以保持功率的連續性，從而提高系統的穩定性。分相順序重合具體如下［5］。

1)如果同塔雙回輸電線有同名相故障，同名相優先重合且可以同時重合，盡快恢復缺相相的運行;

2)如果同塔雙回輸電線無同名相故障時，按兩回線超前相優先重合閘。

顯然分相順序重合要求相間非嚴重故障時超前相重合成功后滯后相能夠繼續重合。斷路器機構和二次回路必須能夠滿足分相順序重合這一要求。

2 斷路器合閘低油壓閉鎖回路及合閘回路

斷路器合閘低油壓閉鎖回路示意圖如圖1所示。斷路器機構三相儲能正常時，斷路器各相儲能電機行程開關到位，各相斷路器儲能電機行程開關合閘低油壓閉鎖接點S1都處于閉合狀態，斷路器合閘低油壓閉鎖中間繼電器HYJ承受電壓動作。

圖1 斷路器合閘低油壓閉鎖回路示意圖

斷路器合閘回路示意圖如圖2所示。斷路器合閘低油壓閉鎖接點HYJ串聯在A、B、C三相合閘回路中。當合閘儲能到位時，串接在圖2合閘回路中的HYJ接點閉合，故電能夠到達合閘線圈。若此時斷路器處于跳閘位置，斷路器三相均儲能到位，斷路器允許合閘。當斷路器A、B、C三相中任意一相合閘壓力降低到需要閉鎖合閘時，該相斷路器儲能電機行程開關合閘低油壓閉鎖接點S1斷開，導致HYJ繼電器失電，HYJ接點返回，斷路器三相合閘回路都被斷開，此時斷路器三相均不允許合閘。

根據以上分析，該站500 kV斷路器為任一相斷路器合閘壓力降低同時閉鎖斷路器三相合閘回路設計。

圖2 斷路器合閘回路示意圖

3 斷路器機構與自適應重合閘的配合

3.1 斷路器誤動行為

同塔雙回輸電線之間發生跨線單相故障時，例如Ⅰ線A相對Ⅱ線B相短路，超前相為Ⅰ線A相，按照分相順序重合的要求，Ⅰ線A相先合，Ⅱ線B相后合。同塔雙回輸電線之中某一回線發生單相短路或雙回線之間發生上述跨線單相短路時斷路器都能夠正確動作重合。

同塔雙回輸電線之中某一回線發生相間短路，該線故障相之超前相重合成功后，滯后相重合閘出口但開關拒動，造成滯后相斷路器重合失敗，斷路器機構非全相繼電器動作跳開該線斷路器三相。

同塔雙回輸電線發生跨線的相間短路時，例如Ⅰ線A相對Ⅱ線BC相短路，按照分相順序重合的要求，超前相為Ⅰ線A相，Ⅰ線A相先合，然后再合Ⅱ線B相，B相重合成功最后合C相。試驗結果為Ⅰ線A相重合成功，接著Ⅱ線B相重合成功，C相斷路器拒動，最后Ⅱ線斷路器機構非全相繼電器動作跳開Ⅱ線三相斷路器。如果跨線相間短路包含同名相，例如Ⅰ線AB相對Ⅱ線AC相短路，按照分相順序重合的要求兩條線路應同時先合同名相A相，B相合閘成功后再由Ⅰ線合B相，最后Ⅱ線再合C相。動作結果為Ⅰ線、Ⅱ線各自A相重合成功后Ⅰ線B相斷路器、Ⅱ線C相斷路器分別拒動，各自斷路器機構非全相繼電器動作跳開雙回線六相斷路器。

試驗發現只要某線路發生相間短路，其滯后相斷路器必然拒動，分析原因認為這都與斷路器機構合閘回路和合閘低油壓閉鎖回路有關。

3.2 斷路器誤動原因分析

該站斷路器為油壓機構，開關跳、合閘都要釋能。當故障超前相斷路器重合閘動作出口后，該相儲能釋放，合閘儲能不到位，該相儲能電機行程開關低油壓閉鎖接點S1打開，合閘低油壓閉鎖中間繼電器HYJ返回，斷路器合閘回路中的HYJ接點因此斷開，導致三相合閘回路不通。由圖1可見，合閘回路斷開后，三相跳閘位置繼電器返回，但這并非重合閘立即放電的充要條件，重合閘繼續動作合滯后相。由于電機運轉打壓對超前相重新儲滿能需要一定時間，在此期間斷路器合閘回路一直不通，斷路器不能動作。同樣由于合閘回路被斷開，跳閘位置繼電器返回，雖然故障超前相已經重合成功，斷路器此時處于非全相狀態，但 TWJa=0、TWJb=0、TWJc=0、RCS-921C 認為斷路器三相都處于合位，當非全相整定時間到達時，機構非全相繼電器動作跳開三相斷路器而不是RCS-921C非全相保護動作跳開該斷路器。這就是為什么單相短路或雙回線跨線單相短路情況下斷路器能夠正確重合，而只要發生相間短路，相間短路線路之滯后相斷路器必然拒動，最終由發生相間短路的線路機構非全相繼電器動作跳開其三相斷路器的原因。

對常規重合閘而言，如果投入單相重合閘，當發生相間短路時，保護三跳不重，如果投入三相重合閘，任何短路故障保護裝置都三跳三重，重合閘動作后斷路器合閘壓力降低對線路保護與斷路器機構二者之間的配合并無影響。

3.3 解決方案

解決該斷路器機構與RCS-931E自適應重合閘的配合問題，需將斷路器機構合閘低油壓閉鎖回路由一相合閘壓力降低閉鎖三相合閘回路更改為分相閉鎖回路。如圖3，各相新增一電壓型繼電器HYJa、HYJb、HYJc，串接于各自的儲能電機行程開關合閘低油壓閉鎖接點S1A、S1B、S1C中，然后將各相低油壓閉鎖中間繼電器接點HYJa、HYJb、HYJc分別串接于各相合閘回路，如圖4所示。這樣當超前相重合閘動作后，該相斷路器合閘低油壓發生，但只斷開本相合閘回路，不影響滯后相繼續重合，實現斷路器與自適應重合閘的正確配合。

圖3 斷路器分相合閘低油壓閉鎖回路示意圖

圖4 改進的斷路器合閘回路示意圖

4 結論

推廣使用同塔雙回輸電線自適應重合閘，最大限度地維持了故障期間系統間的聯系，在避免了對系統嚴重沖擊的前提下，大大增加了重合的機會和重合成功率，從穩定的角度使雙回線的輸送能力進一步提高，帶來了直接的經濟效益。斷路器機構有彈簧儲能機構、液壓機構等，每種機構在儲能和釋能的特性上可能有所不同。如果把斷路器跳閘、重合閘、再加速跳閘稱為斷路器的一個工作循環，有些機構儲滿只能滿足一個工作循環，有些機構卻能滿足一個以上的工作循環。另外，不同斷路器二次回路也有一些差別。因此在斷路器機構與自適應重合閘配合方面，就要針對不同斷路器的實際情況具體分析，不能照搬常規重合閘的經驗。前面針對該站斷路器機構與自適應重合閘的配合問題進行了分析，指出了該斷路器不能正確重合閘的原因并提出了解決方案，能較有效地避免同塔雙回輸電線自適應重合閘誤動作對電網造成的危害。

［1］Rakosh Das Begamudre.超高壓交流輸電工程［M］.北京:機械工業出版社，2009.

［2］杜書平，吳俊芳，趙敏，等.SF6彈簧操作機構斷路器與重合閘配合問題的淺析［J］.電力系統保護與控制，2009，37(19):122-123.

［3］張赟，張斌，吳祖升.淺析110 kV線路保護與SF6斷路器配合時的重合閘問題［J］.繼電器，2007，35(20):77-78.

［4］RCS-921C型斷路器失靈保護及自動重合閘裝置技術說明書.

［5］RCS-931E型超高壓線路成套保護裝置技術說明書.