阻塞濾波器旁路開關雙合閘線圈改造及應用

權曉妮 / 大唐國際托克托發電有限責任公司

阻塞濾波器旁路開關雙合閘線圈改造及應用

權曉妮 / 大唐國際托克托發電有限責任公司

本文介紹了托克托發電公司阻塞濾波器旁路開關合閘回路的設計缺陷、新增雙合閘線圈的改造方法。通過在原阻塞濾波器旁路開關中新增一套完整合閘線圈、合閘控制回路，，防跳回路，以提高旁路開關合閘可靠性，防止由于旁路開關單合閘線圈故障時無法合閘導致的電氣設備損壞和危及電網安全的事故，提高了設備運行可靠性。

阻塞濾波器；雙線圈；旁路開關；防跳

引言

我廠阻塞濾波器是由電容器、電抗器、電阻器以及MOV非線性電阻構成的一次設備。其中MOV非線性電阻是用于過電壓保護，電容器和電抗器經過串并聯構成高階的帶通、帶阻濾波器，電阻器是用于提高濾波器的阻尼。阻塞濾波器分相安裝在主變高壓側的中性點處。正常運行的時候，靜態阻塞濾波器是對工頻呈現低阻抗狀態，但是對特定的次同步頻率呈現高阻抗狀態，可以有效阻塞次同步得電流，減小次同步電流對發電機的影響。此外阻塞濾波器裝設了旁路開關，當阻塞濾波器一次設備出現異常時，旁路開關閉合，阻塞濾波器退出運行。

1.改造背景

按照國標《GBT14285-2006繼電保護和安全自動裝置技術規程》第6.6.1條之規定：220kV及以上電壓的斷路器應具有雙跳閘線圈。對合閘線圈無要求。由于阻塞濾波器運行方式的特殊性，其保護動作后要求對旁路開關進行合閘以確保阻塞濾波器一次設備不損壞。在阻塞濾波器旁路開關的二次操作回路中發現合、分閘線圈分別各有一套。因此需要在阻塞濾波器旁路開關中新增一套完整的合閘回路（合閘為阻塞濾波器設備退出運行），包括旁路開關本體控制箱及保護相關的出口回路。

2.改造前阻塞濾波器旁路開關控制原理

1）阻塞濾波器保護裝置的構成及配置的保護功能

阻塞濾波器保護配置為雙重化，配置完全相同的A、B兩套保護屏，每套保護中有阻塞濾波器差動、引線零序差動保護、阻塞濾波器0-3階電抗器保護、阻塞濾波器0-3階電容器保護、阻塞濾波器0-3階MOV保護、阻塞濾波器電容器不平衡、熔絲保護、失諧保護。保護裝置主要采用了美國GE 公司生產的UR系列保護裝置和PACRx3i可編程控制器構成。

2）阻塞濾波器保護裝置的出口方式

阻塞濾波器出口方式共有2種，分別為合阻塞濾波器旁路開關和跳機。其中阻塞濾波器差動、0階MOV一段時限過流保護、0-3階電抗器過流保護、0-3階電容器過流保護、0-3階MOV過流保護、電容器不平衡、熔絲保護、失諧保護出口方式為合對應相的阻塞濾波器旁路開關。電纜差動保護、阻塞濾波器兩相旁路、旁路開關失靈保護、0階MOV二段段時限過流保護出口方式為動作于跳機。

3）阻塞濾波器旁路開關回路中存在的問題

當阻塞濾波器某相發生電氣設備故障，需要將阻塞濾波器故障相退出運行，就要求合上該故障相旁路開關。此時如果旁路開關的合閘回路或合閘線圈有問題，則旁路開關無法合閘，使阻塞濾波器一次設備無法退出帶故障運行的狀態，將造成電氣設備的嚴重損壞，機組后備保護動作跳機、甚至可能危及系統的安全。所以需要對旁路開關的合閘回路進行改造，以保證開關合閘的可靠性。

3.雙合閘線圈二次回路的設計與改造

托克托發電公司阻塞濾波器旁路開關合閘方式有四種：DCS遠方操作合閘、就地端子箱及機構箱就地合閘、阻塞濾波器保護A屏保護動作合閘、阻塞濾波器保護B屏保護動作合閘。

阻塞濾波器保護A屏、阻塞濾波器保護B屏都通過接口屏對旁路開關發出合閘命令，且合閘回路只有一套。旁路開關的合閘回路或合閘線圈有問題，則旁路開關無法合閘，無法將阻塞濾波器一次故障設備隔離，將造成電氣設備的嚴重損壞。

改造后新增一套合閘線圈，按照國標《GBT14285-2006繼電保護和安全自動裝置技術規程》第4.2.21條之規定：對于100MW及以上容量的發電機變壓器組裝設數字式保護時，除非電量保護外，應雙重化配置。當斷路器具有兩組跳閘線圈時，兩套保護宜分別動作于斷路器的一組跳閘線圈。因此設計由阻塞濾波器保護B屏單獨啟動新增的合閘線圈，本次改造需要增加一套獨立的直流電源，原阻塞濾波器保護A屏的出口回路不變。

通過這個改造后阻塞濾波器旁路開關有兩套完整的合閘線圈，防止了在電氣設備故障合旁路開關時，由于旁路開關單套合閘線圈故障拒合，而造成阻塞濾波器一次設備損壞或危及電網安全事故的發生，大大提高開關合閘回路的可靠性，提高了阻塞濾波器設備運行的安全性。

4.旁路開關防跳回路的改造

阻塞濾波器工程中所使用的旁路開關，其就地控制箱內所設計的防跳回路為跳優先，即在合閘指令保持的情況下保護跳閘，則防跳回路啟動，使開關保持在分閘狀態。而托克托發電公司阻塞濾波器的運行方式為旁路開關斷開時，一次設備投入運行，旁路開關合閘后，設備退出運行；因此當分閘指令回路存在問題，指令長發時，若此時阻塞濾波器設備出現故障，保護動作要求旁路開關合閘時，旁路開關會先合閘，再次分閘并保持在分閘狀態。使阻塞濾波器一次設備無法隔離，進而擴大事故范圍。

因此阻塞濾波器旁路開關的控制回路應改為合閘優先，即防跳回路應為：分閘指令保持的情況下，保護動作啟動合閘回路，此時防跳回路啟動，保證開關保持在合閘狀態并將分閘指令隔離。

按照合優先的原則對阻塞濾波器旁路開關控制回路進行改造，要求當分合閘命令同時出現時，開關必須保持在合閘狀態。該要求也同樣適用于新增的合閘回路中。由于新增的合閘回路接線未通過接口屏（防跳繼電器位于接口屏內），直接接至旁路開關機構箱，所以新增合閘回路在二次回路中沒有防跳措施，為防止由于新增合閘回路的原因導致開關出現跳躍現象，因此需在旁路開關機構箱內采取防跳措施，即在其機構箱內加裝防跳繼電器，取消接口屏的防跳繼電器回路，當分合閘指令同時出現時，開關保持在合位。

5.阻塞濾波器旁路開關雙線圈改造工作展望

我廠阻塞濾波器旁路開關雙線圈改造雖然完善了單合閘線圈上的不足，但是由于本次改造的局限性，回路中還存在一些不足之處需要后續進行完善，托克托發電公司阻塞濾波器旁路開關是六氟化硫斷路器，電機儲能方式是合后儲能，儲能電機電源與阻塞濾波器保護A屏合閘線圈直流電源共用一路，未單獨接引，如果一合閘線圈電源斷開后，單獨由新增合閘線圈存在的情況下，阻塞濾波器保護B屏保護動作合旁路開關后，會有旁路開關未儲能報警發生，在日后工作中需增加獨立的儲能電源；另外阻塞濾波器旁路開關的六氟化硫壓力低節點沒有備用節點，當六氟化硫壓力低時需要閉鎖旁路開關分、合閘回路，因此本次改造中是增加了擴展繼電器進行擴展，當繼電器電源失去或者繼電器故障，將無法閉鎖旁路開關，增加了回路中的危險點，以后工作中需聯系斷路器廠家增加六氟化硫壓力低節點進行回路閉鎖。

6.阻塞濾波器雙合閘線圈改造后的意義

通過對旁路開關雙合閘線圈的改造，有效防止了在電氣設備故障合旁路開關時，由于旁路開關單套合閘線圈故障拒合造成阻塞濾波器一次設備損壞或危及電網安全的事故，大大提高開關合閘回路的可靠性，提高了阻塞濾波器設備運行的安全性。目前我廠已完成八臺機組的阻塞濾波器旁路開關雙合閘線圈改造工作，并進行了相關傳動試驗等檢驗工作，二次回路及出口方式配置正確，動作可靠.

由于阻塞濾波器運行方式的特殊性，其保護動作后要求對旁路開關進行合閘以確保其設備不被損壞。因此其合閘回路的可靠性直接影響到一次設備的安全。通過對保護邏輯和二次回路設計，實現了全國首例阻塞濾波器旁路開關雙合閘線圈的配置，為今后類似問題開辟了一套解決的新思路和新方法。全國首例阻塞濾波器旁路開關雙合閘線圈的設計及應用，為雙合閘線圈的配置方式開了先河。