500?kV線路保護“斷路器狀態切換開關”的應用分析

張 波，雷振洲，馬富強

(國網浙江省電力公司檢修分公司，浙江 杭州 311232)

500?kV線路保護“斷路器狀態切換開關”的應用分析

張 波，雷振洲，馬富強

(國網浙江省電力公司檢修分公司，浙江 杭州 311232)

介紹了500 kV線路保護“斷路器狀態切換開關”的主要作用，結合典型不對應情況，分析了“斷路器狀態切換開關”位置錯誤對線路保護的影響，指出“斷路器狀態切換開關”運行維護中需關注的要點，對實際運行有重要的參考意義。

線路保護；斷路器TWJ；狀態切換開關；位置發信

0 引言

500 kV系統一般采用一個半斷路器接線方式，一回線路同時由邊斷路器和中斷路器2個斷路器供電，即1條線路的保護要同時采集2個斷路器的分合閘位置。500 kV線路保護利用斷路器輔助接點或斷路器TWJ判別斷路器實際狀態，同時在500 kV線路保護屏上都設置有“斷路器狀態切換開關”，其與斷路器輔助接點(或斷路器分相TWJ常開接點)共同構成保護TWJ輸入回路。以下以RCS931+RCS925保護為例，對“斷路器狀態切換開關”的作用進行分析。

1 TWJ輸入回路在線路保護中的接線方式

RCS931線路保護TWJ輸入回路接線方式如圖1所示。其中，邊斷路器與中斷路器2個斷路器分相常閉輔助接點(或斷路器分相TWJ常開接點)串聯后，分別作為開關量輸入保護裝置。“斷路器狀態切換開關”與斷路器輔助接點(或斷路器分相TWJ常開接點)采用的是并聯方式。邊斷路器與中斷路器各設置一個“斷路器狀態切換開關”，分別命名為“邊斷路器狀態切換開關1QK”和“中斷路器狀態切換開關1QK4”。每個“斷路器狀態切換開關”有2個指示位置，分別是“開關停運”和“開關運行”位置。

當“邊斷路器狀態切換開關1QK”切至“開關運行”位置時，其接點1-2，5-6，9-10斷開，不起作用；當切至“開關停運”位置時，其接點1-2，5-6，9-10接通，將邊斷路器的輔助接點或斷路器TWJ接至線路保護的接點短接，只要判斷中斷路器在分位，而不用再判定邊斷路器的位置， 就可以給線路保護TWJ一個為“1”的開入量。“中斷路器狀態切換開關1QK4”類似。

圖1 RCS931線路保護TWJ輸入回路

當“邊斷路器狀態切換開關1QK”及“中斷路器狀態切換開關1QK4”均切至“開關停運”位置時，保護三相TWJ開入始終為“1”，而不受2斷路器實際位置的影響。比如在斷路器檢修時，傳動過程斷路器要進行分合閘，為避免斷路器分合閘對保護的影響，便可以將“邊斷路器狀態切換開關1QK”及“中斷路器狀態切換開關1QK4”均切至“開關停運”位置。

2 TWJ輸入回路在線路保護中的作用

(1) 保護正常運行中，TWJ輸入回路動作情況是判斷“跳位A(B，C)開入異常”及“TV斷線”的依據之一。

線路正常運行中，線路有電流但TWJ動作，經延時報“跳位A(B，C)開入異常”。

三相電壓向量和小于8 V，但正序電壓小于33.3 V時，若采用線路TV，則當任一相有流元件動作或TWJ不動作時，延時1.25 s發TV斷線異常信號。那么，當線路保護檢測到三相無壓且線路三相無流時，就會通過判斷TWJ動作與否來決定是否報“TV斷線”的信號。若TWJ為0，此時會報“TV斷線”，若TWJ為1則不會報出。

(2) 保護動作時，因結合線路電流的變化判別斷路器是否確已跳開，故影響到斷路器非全相狀態的判斷；進而影響到單相運行時切除運行相功能及保護后加速和手合后加速的啟動與否。

當線路因任何原因切除兩相時，由單相運行三跳元件切除三相，其判據為：有兩相TWJ動作且對應相無流(＜0.06 In)，而零序電流大于0.15 In，則延時200 ms發單相運行三跳命令。非全相運行流程包括非全相狀態和合閘于故障保護，跳閘固定動作或跳閘位置繼電器TWJ動作且無流，經30 ms延時置非全相狀態。

在線路停電后，斷路器因傳動需要合閘后，如果“斷路器狀態切換開關”沒有切至停運位置，線路保護就不能正確判斷線路的非全相運行狀態，可能影響到單相運行時切除運行相功能及保護后加速和手合后加速。

(3) TWJ可以用于“位置發信”或“位置停信”。在縱聯保護中，當線路處于空充電狀態(即線路對側斷路器在合位，本側斷路器在分位)時，線路發生故障本側保護不能啟動，此時可以利用TWJ的位置接點迅速進行“位置發信”或“位置停信”，加速對側跳閘，如圖2所示。

(4) 對過電壓保護發遠跳功能的影響。RCS925保護TWJ輸入回路如圖3所示。

將邊斷路器和中斷路器的分相常閉輔助接點(或斷路器分相TWJ常開接點)串聯后作為開關量輸入RCS925。當“斷路器狀態切換開關”1QK，1QK4切至“開關停運”位置時，便會將相應斷路器的三相輔助接點(或斷路器分相TWJ常開接點)短接，而無需再判斷斷路器實際位置。

圖2 位置發信或停信示意

圖3 RCS925保護TWJ輸入回路

當線路本側過電壓保護元件動作，并且“過電壓起動遠跳”控制字為“1”時，如果滿足以下任一條件則起動遠方跳閘裝置。

(1) “遠跳經跳位閉鎖”控制字為“1”，本端斷路器TWJ動作且三相無電流；

(2) “遠跳經跳位閉鎖”控制字為“0”。

500 kV線路保護一般都配有過電壓保護，過電壓保護動作后在跳本側端斷路器的同時向對側發遠方跳閘信號。若“遠跳經跳位閉鎖”整定為“1”，則只有在本側保護TWJ動作后才發遠跳命令給對側。對側遠方跳閘保護收到本側的過壓遠跳信號時，再根據就地判據判斷是否跳閘。

3 “斷路器狀態切換開關”與斷路器狀態不一致對線路保護的影響

“斷路器狀態切換開關”位置必須要與一次設備狀態相符合，否則將會對500 kV線路保護的正常運行造成重大影響。

下面以RCS931+RCS925保護為例，結合500 kV典型主接線(見圖4)，來分析該“斷路器狀態切換開關”位置不對應，對線路保護所帶來的影響及注意事項。

圖4 500 kV線路典型接線

排除“斷路器狀態切換開關”輔助接點不良影響，“斷路器狀態切換開關”位置的變化均同時影響保護三相TWJ的變化，故下面將重點分析三相TWJ的變化對保護的影響。

(1) 邊、中斷路器均在運行狀態，邊、中“斷路器狀態切換開關”均放“開關停運”位置。

① 對線路保護RCS931而言，因滿足有電流這一條件，經10 s延時保護發出“TWJ異常”信號，影響了保護對斷路器位置的判斷。

② 三相跳閘固定動作或保護三相TWJ均動作且三相無電流時，置非全相狀態，有電流或三相TWJ返回后開放合閘于故障保護200 ms。當斷路器合上后若本線路處于低負荷狀態滿足無流條件，則認為線路不在運行，置非全相狀態。而此時線路若發生短路故障，因滿足有電流條件，則線路保護開放后加速功能，直接三跳本斷路器。更為嚴重的是若相鄰線路發生短路故障，則本線路同樣后加速三跳而導致停電范圍擴大。

③ 對過電壓保護RCS925來說，因保護TWJ始終處于動作狀態，故可能發生斷路器未跳開而誤發遠跳命令給對側的錯誤。

④ 對CSC103保護而言，其保護TWJ輸入回路接線方式如圖5所示，與RCS931類似。不同的是邊斷路器與中斷路器公用一個“斷路器狀態切換開關”，“斷路器狀態切換開關”有3個指示位置，分別是“邊開關停運”、“開關運行”和“中開關停運”位置。因邊、中斷路器共用一個“斷路器狀態切換開關”，可以有效地防止對保護的影響，避免出現錯誤。

圖5 CSC103線路保護TWJ輸入回路

(2) 邊、中斷路器僅其中某一斷路器停役，但其狀態切換開關放“開關運行”位置。

以5011斷路器停役，5012斷路器運行為例，2“斷路器狀態切換開關”均放“開關運行”位置。如果工作中因傳動需要將5011斷路器合上，而5011因停役操作時已將線路保護屏、母差保護屏上跳5011出口壓板取下，則具體情況如下。

① 如果此時將線路1的另一臺斷路器5012拉開，而對側變電站乙站5022，5023斷路器未全部拉開，即線路1仍處于充電狀態。若此時線路1發生短路故障，本側縱聯保護因檢測不到故障電流而不會啟動；對側縱聯保護雖檢測到故障電流并滿足動作條件，但是由于收不到本側保護的“停信”或“發信”信號而導致縱聯保護拒動，只能由線路1對側后備保護動作，延長了故障切除時間。

② 此時產生線路過電壓，過電壓保護動作跳開5012斷路器，因5011斷路器不會跳閘，而造成TWJ回路未動作而不能發出遠跳信號。

③ 此時線路上發生短路故障，線路保護會將5012斷路器跳開，而5011斷路器不會跳閘，那么由圖1可以看出，保護TWJ回路不動作。但這不會影響保護非全相狀態的判別和后加速的開放，因為保護可以通過跳閘固定動作置非全相狀態，然后通過跳開相有電流來開放合閘于故障保護200 ms。

④ 若操作人員手動操作拉開5012斷路器后，因5011處于合位保護TWJ回路不動作仍為0，所以保護無法進入非全相狀態。操作人員又手合5012斷路器時，如果線路1上發生短路故障，則合于故障，后加速無法動作，將導致故障切除時間延長和事故擴大。

(3) 邊、中斷路器僅其中某一斷路器運行，但其狀態切換開關放“開關停運”位置。

以5011斷路器運行，5012斷路器停役為例(5012斷路器的“斷路器狀態切換開關”切至“開關停運”位置)，5012斷路器已退出保護TWJ回路，對線路而言僅僅是單斷路器運行，其影響便與3.1中的完全相同了。

(4) 邊、中斷路器均在運行狀態，邊或中斷路器其一狀態切換開關放“開關停運”位置。

以5011“斷路器狀態切換開關”放“開關停運”位置為例，此狀態下由圖1可知保護TWJ回路不動作，對保護無影響；但當5012斷路器停役后(5012斷路器的“斷路器狀態切換開關”切至“開關停運”位置)，5012斷路器已退出保護TWJ回路，對線路而言僅僅是單斷路器運行，其影響便與3.1中的完全相同了。

(5) 邊、中斷路器均在停役狀態，邊、中“斷路器狀態切換開關”均放“開關運行”位置。

2斷路器均處停役狀態，二次相關壓板也與一次設備狀態相對應，此時TWJ回路動作與否與“斷路器狀態切換開關”的位置無關，完全通過斷路器輔助接點或斷路器TWJ來判斷，對線路保護沒有任何影響。

若傳動過程中將2斷路器同時合上，則因檢測到線路無壓、無流且保護TWJ開入為0，此時會報“TV斷線”，誤導運維人員，還要檢查CVT二次側是否斷線。

對CSC103保護而言，邊斷路器與中斷路器公用一個“斷路器狀態切換開關”，在2斷路器均處停役狀態時，“斷路器狀態切換開關”不需切換，但傳動過程中將2斷路器同時合上，則會報“TV斷線”。

4 結論

通過研究“斷路器狀態切換開關”的作用，分析“斷路器狀態切換開關”位置與一次設備狀態不對應對保護的影響，有利于正確認識該“斷路器狀態切換開關”的意義及重要性，今后在一個半斷路器接線倒閘操作過程中要注意及時和正確切換。

(1) “斷路器狀態切換開關”在斷路器停役后應及時置于“開關停運”位置，斷路器復役前應及時恢復“開關運行”位置，否則可能會因不能正確反映斷路器實際位置而造成保護不正確動作。

(2) 斷路器進行分合傳動時，不管斷路器在合位還是分位均應該將“斷路器狀態切換開關”置于“開關停運”位置。在保護檢修、試驗過程中，也必須注意不要隨意切換該開關，避免造成保護裝置的不正確動作。

(3) 保護TWJ輸入回路可以采用斷路器輔助接點或斷路器TWJ 2種方式輸入保護。

若保護TWJ輸入回路采用斷路器TWJ，則“斷路器狀態切換開關”應在斷路器停電后且在斷開控制電源之前進行切換。因為斷路器TWJ電源取自斷路器的第1組控制回路，若先退出斷路器的控制電源，則斷路器的TWJ就會返回，在“斷路器狀態切換開關”正確切換之前保護將無法正確采集斷路器位置。同樣，在斷路器送電時，應先投入斷路器的控制電源， 再切換“斷路器狀態切換開關”。

若TWJ輸入回路采用斷路器輔助接點，則“斷路器狀態切換開關”與斷路器控制電源二者之間操作先后順序不會影響到保護正確采集斷路器位置。

(4) 對CSC103保護，邊斷路器與中斷路器公用一個“斷路器狀態切換開關”，在2斷路器均處停役狀態時，“斷路器狀態切換開關”不需切換，仍在“開關運行”位置。進行單斷路器復役時，需切至“非復役開關停運”位置。例如：5011和5012均處停役狀態，現5011斷路器工作完畢需要復役，而5012斷路器不具備復役條件，則在5011斷路器復役后，CSC103線路保護屏上的“斷路器狀態切換開關”需切至“5012開關停運”位置。

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電站主變斷路器兩側隔離開關操作順序的改進[J].電力安全技術，2012，14(8)：10-11.

2016-01-12；

2016-04-22。

張 波(1981-)，男，工程師，主要從事電力系統變電運維、故障分析工作，email：603125561@qq.com。

雷振洲(1984-)，男，工程師，主要從事電力系統變電檢修、故障分析工作。

馬富強(1982-)，男，工程師，主要從事電力系統變電運維、故障分析工作。