淺談500 kV液壓機構斷路器控制回路對自適應重合閘的影響

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(1.國網四川省電力公司檢修公司，四川 成都 610041；2.國網瀘州供電公司，四川 瀘州 646000)

0 引 言

某500 kV變電站500 kV瀘復一、二、三線是隨川電東送工程的建設而出現的，是四川電網與±800 kV復龍換流站連接的唯一交流通道，其安全穩定運行顯得尤為重要。為增大復奉直流近區電網供電的可靠性，同桿并架的瀘復一、二線采用自適應重合閘來提高瞬時性故障的重合概率[1-4]。但在對瀘復一、二線開關驗收過程中，發現該液壓機構控制回路在油壓閉鎖、SF6壓力閉鎖部分均未考慮與自適應重合閘相配合的因素，根本無法實現瀘復一、二線自適應重合閘分相重合的功能。下面就自適應重合閘與常規重合閘具體的動作過程進行了比較分析，并將不合理的控制回路帶來的危害性進行了具體闡述，最終提出了與自適應重合閘相匹配的控制回路設計改進。為新投、改擴建站的自適應重合閘液壓機構斷路器控制回路在設計及驗收方面提供一定的參考價值。

1 自適應重合閘及現象說明

1.1 自適應重合閘

同桿并架雙回線是將兩回線裝設在同一桿塔上，可節省大量的線路走廊，具有較高的經濟價值[5]。但同桿雙回線與單回輸電線相比線間距離更近，發生故障的概率更大，且故障類型也更廣。簡單的常規重合閘無嚴重故障識別能力，不具備分相重合的功能，面對同桿雙回線較為復雜的多相故障、跨線故障時，不僅容易造成重合于永久性故障而使系統及電力設備在短時間內遭受兩次嚴重故障的沖擊，對系統的穩定以及設備運行造成嚴重的影響，極端情況下可能導致系統失穩以及電力設備損壞，無法滿足500 kV系統穩定性及可靠性的要求。而自適應重合閘是將同桿并架的兩線六相作為一個整體考慮，不僅能正確區分單線路相間故障和雙回線的跨線故障，還根據自適應重合閘故障相電壓判據和輔助判據可識別故障點狀態，從而實現無嚴重故障的分相順序重合[6]，并且任何線路故障情況下兩回線同時只有一相重合，其合閘遵循如下的原則進行：

圖1 瀘復一、二線線路保護與斷路器保護配合實現自適應重合閘聯系圖

圖示說明：①TA、TB、TC：瀘復一、二線線路保護分相跳閘接點分別開入至5062、5063斷路器保護，作為重合閘邏輯判據之一。②HJA、HJB、HJC：瀘復一、二線線路保護分相合閘接點開入至斷路器保護，作為自適應重合閘工作邏輯的判據之一。③TA、TB、TC：瀘復一、二線線路保護分相跳閘出口直接作用于開關。④HA、HB、HC：瀘復二線5062斷路器保護合閘出口作用于開關，當滿足自適應重合閘判據后，可實現分相順序重合。⑤TA、TB、TC：瀘復二線5062斷路器保護跳閘出口作用于開關。⑥BC：瀘復一、二線線路閉鎖重合閘。當嚴重故障、溝三閉重開入等條件任一滿足時，BC開入至斷路器保護對重合閘放電。⑦XHBC：閉鎖先重。先合開關對后合開關發閉鎖信號，后合開關經后合重合延時+重合閘整定時間發出合閘命令。⑧雙通道結構。為完成雙回線保護及自適應重合閘功能，RCS-931E采用雙通道結構，通道A用于與線路對側的RCS-931E通訊，完成縱差保護功能及取得對側信息；通道B用于與本側同桿雙回線另一回線的RCS-931E交換信息，得到為完成分相按順序重合所必需的信息。

①兩回線有同名相故障時，同名相同時優先重合；②兩回線無同名相故障時，按兩回線超前相合閘；③兩回線多相故障時，多相故障線路的超前相優先重合[3-5]；④遠故障側優先重合。自適應重合閘的分相順序重合不僅可以避免重合于多相永久性故障，還通過兩線故障同名相先合減少了整個的重合時間，極大地提高輸電的可靠性和重合的概率。

1.2 現象說明

2010年1月，瀘復一、二、三回線建成驗收階段，在對瀘復一線5073開關傳動試驗驗收過程中，運行人員遠方分開5073開關，并將5073開關A相液壓機構高壓油箱內的油壓降至合閘閉鎖接點動作(油壓低于27.8±0.8 MPa)，在匯控箱內操作就地手動合5073開關，發現5073開關A、B、C三相均不能正常合閘。同樣的操作方法，將5073開關B相或C相油壓降低至合閘閉鎖，5073開關也不能正常合閘，同時監控機上有“油壓低閉鎖合閘”的信號發出。用類似的方法使5073開關A、B、C三相中任意一相機構箱內SF6低氣壓閉鎖合閘接點動作后，該開關也是三相均不能正常合閘。依次驗收分閘回路及5072、5062、5063開關，發現本批河南平高的LW10B-550/CYT型液壓機構斷路器的控制回路均采用單相油壓低閉鎖三相合閘和單相SF6氣壓低閉鎖三相分、合閘，為典型的常規重合閘液壓機構斷路器控制回路設計，無法滿足自適應重合閘分相順序合閘的要求。

2 分析與討論

瀘復一線5072、5073開關，瀘復二線5062、5063開關控制回路設計為單相油壓低閉鎖三相合閘及單相SF6氣壓低閉鎖三相分、合閘，當任何一相油壓或SF6氣壓低閉鎖合閘都會導致線路合閘失敗，從根本上阻礙了自適應重合閘功能的實現，具體原因分析及錯誤設計所帶來的危害性簡要闡明如圖1。

(1)瀘復二線發生B、C相瞬時性接地故障時，自適應重合閘實現的過程為：瀘復二線線路保護RCS-931E動作跳開B、C相，5062、5063斷路器保護RCS-921C跟跳B、C相，按超前相先合的原則先重合B相，線路保護RCS-931E先將故障相HJB開入至5062、5063斷路器保護RCS-921C中重合B相，并遵循先合邊開關5063后合5062的順序合閘，若5062、5063斷路器控制回路可實現分相合閘，則B相重合成功，待B相電壓恢復超過120 ms后再重合C相。但事實上，5062、5063斷路器控制回路采用單相合閘閉鎖三相合閘的方式時，即當線路保護RCS-931E將故障相HJB開入至5062、5063斷路器保護中重合B相后，B相油壓經分-合操作后，油壓低閉鎖合閘繼電器動作，則A、B、C三相合閘均被閉鎖，C相將不能啟動合閘，瀘復二線5062、5063斷路器終因三相不一致保護動作跳閘，從而降低了重合閘的成功率，也擴大了線路停電的概率。

(2)瀘復一線的AB相和瀘復二線的BC相同時發生故障，自適應重合閘按順序先同時合上瀘復一線和瀘復二線的B相，如果都重合成功，則接著合瀘復二線的C相，最后合瀘復一線的A相。但控制回路采用單相合閘閉鎖三相合閘的方式時，兩回六相中任一相斷路器機構出現油壓低閉鎖合閘或因SF6氣壓低閉鎖合閘時，所有斷路器均不能重合成功，雙回線重合失敗，該單相閉鎖三相合閘的控制回路不僅使自適應重合閘保護失去優勢，嚴重情況下甚至造成設備損壞或系統的瓦解。

很顯然，自適應重合閘采用按相啟動的方式，斷路器的控制回路也必須采用按相閉鎖的原則，才能充分發揮該重合閘方式的優勢，提高重合閘成功率。

3 解決措施

將瀘復一線5072、5073開關、瀘復二線5062、5063開關液壓機構合閘控制回路油壓低閉鎖、SF6氣壓低閉鎖合閘進行3處分相閉鎖更改后，達到與自適應重合閘分相順序重合功能的配合要求。具體的改進措施如下。

(1)在開關匯控箱內解開單相SF6氣體密度繼電器啟動三相SF6氣壓低閉鎖合閘繼電器KB4的連線115，并在A、C相分別增加了SF6氣壓低閉鎖合閘繼電器KB4A和KB4C。如圖2所示(虛線部分表示拆除連線) 。

(2)在開關匯控箱內解開單相油壓位置啟動三相油壓低閉鎖合閘繼電器KB3的連線121，并在A、C相分別增加了油壓低閉鎖合閘繼電器KB3A和KB3C(如圖2)。

(3)在開關匯控箱內開關合閘控制回路中解開了單相經SF6氣壓低、油壓低閉鎖三相合閘電源負極的連接線161、120、162，并在A、C相合閘控制回路中分別增加了經本相SF6氣壓低、油壓低閉鎖合閘的連線。如圖3(虛線部分表示拆除連線)。

4 結論及建議

(1)在新投或擴建500 kV變電站的驗收過程中，應特別注意對500 kV同桿雙回線路自適應重合閘功能的驗收，不僅在保護邏輯驗收時要求保護裝。

圖2 開關匯控箱SF6氣壓低閉鎖和油壓低閉鎖繼電器

圖3 開關匯控箱SF6空壓低、油壓紙閉鎖各閘連線

置具備分相重合的功能，還應特別注意開關傳動試驗的驗收，重點檢查控制回路是否滿足分相閉鎖合閘的要求，以確保自適應重合閘分相順序重合功能的實現。

(2)液壓機構斷路器采用油壓儲能，儲能效果極易受到氣候、零部件的工藝條件等因素的影響而造成壓力不足夠支持斷路器實現分-合-分的循環操作，導致重合閘不成功，在運行中應特別注意加強對液壓系統的檢查，保證設備運行條件的良好性。

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