論LFP—941D保護裝置重合閘誤動分析與處理

魏國華 王巍 范相濤 焦洋 李延龍 王月

【摘要】自動重合閘裝置是用來實現線路故障跳閘后開關自動重合，提高供電可靠性，當重合閘充電時間與開關儲能時間不相匹配時，將造成開關多次重合，會對斷路器本體及系統造成嚴重影響。本文從實際出發分析了LFP-941D保護裝置重合閘誤動作原因，并引入“虛擬壓力接點”實現了斷路器彈簧正在儲能時，重合閘不能充電，儲能完成后重合閘開始充電，有效解決了LFP-941D重合閘誤動問題。

【關鍵詞】重合閘；虛擬壓力接點；重合閘充電

1.引言

電力系統在運行中，架空線路可能發生各種故障，而這些故障大都是瞬時性故障，在線路被繼電保護裝置迅速動作斷開斷路器，故障點的絕緣水平可自行恢復，故障隨即消失，此時如果把斷開的線路斷路器重新合上，就能恢復正常供電，因此各種類型的110kV保護裝置包括LFP-941D均設有三相一次重合閘功能，為保證一次性重合閘，重合閘必須在充電完成后才能工作，如果重合閘在線路故障時不正確動作重合兩次，這是電力系統所不允許的。斷路器在很短的時間內連續分-合兩次，將使其工作條件變得更加惡劣，電力系統安全運行受到嚴重威脅。

重合閘在電力系統中是為了減少線路的停電次數，提高電力系統并列運行的穩定性，若因為重合閘裝置在線路故障時多次動作，破壞了電力系統的安全穩定性，違反了電力系統安全規程，這是不允許的，因此如何從工程實際出發解決重合閘誤動變的尤為重要。

2.LFP-941D重合閘動作實例分析

本文從現場實際出發，分析了秦皇島地區某站某條110kV線路故障時保護動作過程以及重合閘實際動作情況。此線路采用LFP-941D型保護裝置，配置了距離保護、零序保護、后加速保護以及三相一次重合閘。其軟件設計上的區別在于其他保護裝置保護程序中，起動元件動作后將保持7秒方返回，而LFP-941D的起動元件動作后不展寬7秒，而由距離III段或零序電流保持，當距離III段和零序電流都返回后，再延時200ms返回。

2.1 重合閘動作過程

2012年某站某線路發生永久性故障，LFP-941D繼電保護裝置保護啟動，25ms后距離保護一段保護動作開關跳閘，故障相為C相，1598ms重合閘動作，重合閘重合不成功，1725ms后加速動作，加速跳閘，開關開始儲能，經過20S延時后開關再次重合，現場檢查保護無異常。

2.2 LFP-941D重合閘的缺陷以及危害

從上面的動作過程，可以知道開關進行了兩次重合，正常情況下開關只允許一次重合，若重合于永久性故障，后加速動作，開關永跳不再進行重合。然而LFP-941D保護裝置沒有滿足這一要求，后加速動作后，開關短時間內又進行重合，如果此時故障還存在，保護裝置會重復上述動作過程，將使電力系統多次受到故障的沖擊以及斷路器在很短時間內進行多次切斷電弧，將會對斷路器本體造成嚴重影響，甚至可以導致開關爆炸，威脅系統穩定性。

3.重合閘誤動原因分析

3.1 重合閘充電條件

LFP-941D繼電保護裝置在如下條件均滿足時，重合閘充電計時器開始計時，充電時間為15s。

（1）KK在“合后”位置，開人保護裝置的跳閘位置繼電器不動作。

（2）重合閘啟動回路不動作。

（3）沒有閉鎖重合閘開人。

（4）重合閘不在停用位置。

3.2 重合閘放電條件

LFP-941D繼電保護裝置在如下條件均滿足時，重合閘開始放電。

（1）重合閘方式在停用位置。

（2）收到外部閉鎖重合閘信號時立即放電。

（3）斷路器合閘壓力低于重合閘要求時，延時放電。

3.3 重合閘啟動方法

LFP-941D保護裝置采用三相一次重合閘方式，有兩種起動方式：保護起動和位置不對應起動。不對應啟動方式簡單可靠，可以糾正斷路器誤碰或偷跳，提高供電可靠性和系統運行的穩定性，各級電網中具有良好運行效果，是所有重合閘的基本啟動方式。保護起動是不對應啟動方式的補充，重合閘過程中需要進行一些保護的閉鎖，需要一個由保護啟動的重合閘啟動元件。

3.4 重合閘誤動原因

從保護裝置動作過程、重合閘充放電條件以及重合閘啟動方式可知，短路故障發生時接地距離I段保護動作，重合不成功，裝置加速跳閘。此時斷路器合閘彈簧開始儲能，儲能時間相對較長約為18.6s，合閘彈簧儲能限位開關常閉接點S04打開或斷路器SF6壓力在閉鎖臨界，SF6閉鎖繼電器常閉接點K03打開，如圖1所示，合閘回路不通，控制回路斷線，待永跳接點返回并超過了重合閘充電時間，充電時間小于18s即永跳后TWJ不動作，保護裝置采不到斷路器跳閘位置，保護裝置自動判斷路器為合閘位置，重合閘將會完成充電。此時彈簧儲能完成或斷路器SF6閉鎖繼電器常閉接點閉合，合閘回路接通，TWJ動作，保護裝置將判斷為斷路器位置不對應，立即起動重合閘，使斷路器再次合閘，如果線路還有故障，將會使系統再次受到短路電流的沖擊，并重復跳-合閘現象，這樣會對斷路器本體及系統造成嚴重影響。

4.工程應用處理方法

由重合閘充電條件可知，是根據跳閘位置繼電器TWJ不動作判斷斷路器在“合閘”位置，而對于斷路器處于分閘位置彈簧儲能沒有完成時，斷路器的合閘回路不通，TWJ的動作情況保護裝置無法分辨，保護裝置因無法收到跳閘位置信號，判定為斷路器在合閘位置，對此問題引入“虛擬壓力接點”進行解決。“虛擬壓力接點”并不是斷路器本身SF6氣體壓力低接點，而是借助外界引入開入，致使保護裝置本身的合閘壓力繼電器按邏輯動作，從而實現斷路器彈簧正在儲能時，重合閘不能充電，儲能完成后重合閘開始充電，合理解決重合閘充電時間與斷路器儲能時間不合理問題，避免了重合閘多次合閘。

4.1 虛擬壓力接點閉鎖重合閘充電

4.2 虛擬壓力接點選取

5.結論

線路重合閘是保證電網系統穩定運行的重要條件，而多次重合閘又將給電網帶來災難性后果，通過引入“虛擬壓力接點”在彈簧未儲能時閉鎖重合閘充電，在彈簧儲能完畢后，重合閘開始充電，避免了重合閘充電時間和彈簧儲能時間不合理問題，通過現場實際模擬不在出現重合閘多次合閘的現象，有效解決了重合閘充電時間和開關儲能時間相配合問題，希望在今后設備驗收過程中可以借鑒。

參考文獻

[1]LFP-941型輸電線路成套保護裝置技術說明書.

[2]SF6彈簧操作機構斷路器與重合閘配合問題淺析[J].電力系統保護與控制，2009（19）.

[3]淺談110kV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）.