500kV斷路器液壓彈簧機構閉鎖重合閘回路缺陷及改進

周 勇 李松山

（湖南省送變電工程公司，長沙 470015）

500kV斷路器液壓彈簧機構閉鎖重合閘回路缺陷及改進

周 勇 李松山

（湖南省送變電工程公司，長沙 470015）

智能變電站500kV斷路器液壓彈簧機構壓力低閉鎖重合閘回路，存在一定的隱患，可能導致線路保護不能重合閘或導致重合閘的誤動作，本文對液壓彈簧機構閉鎖重合閘回路進行分析，并提出改進方法。

智能變電站；斷路器；重合閘；誤動作

1 液壓彈簧機構閉鎖重合的意義

當線路發生故障時，斷路器承擔隔離故障的功能，如果故障為單相瞬時性故障，為保障供電，線路保護裝置一般就設置自動重合閘功能，此時斷路器在很短的時間內需斷開后重新合閘，一般液壓彈簧機構在儲能滿的情況下，能夠保證斷路器在合閘狀態下形成分閘—合閘—分閘的一個標準工作流程，但當液壓彈簧機構由于某些原因導致壓力不足時，斷路器不但不能斷開故障，反而會使斷路器損壞，使故障進一步擴大化[1]。因此，液壓彈簧機構在能量不足時會發出信號閉鎖保護裝置的重合閘功能。

2 閉鎖重合閘的典型設計

智能變電站中，“壓力低閉鎖重合閘”的典型設計為：斷路器機構在壓力不足的情況下通過壓力繼電器開出接點至智能終端，智能終端在收到開入后通過GOOSE報文傳至保護裝置閉鎖重合閘，如圖1所示。

圖1 壓力低閉鎖重合閘回路

在正常運行的情況下，如果儲能電機發生故障，壓力降低，機構內的壓力低行程繼電器就動作，CK1C接點導通，從而閉鎖重合閘[2]。

液壓彈簧機構的壓力低接點一般分為3組，壓力由高至低分別是：①壓力低閉鎖重合閘；②壓力低閉鎖合閘；③壓力低閉鎖分閘。

斷路器本身的分合閘需要能量，當斷路器機構本身的分合閘而導致壓力低時，接點的導通情況與斷路器的動作之間有如圖2所示的關系。

由圖2可知，機構壓力低信號與斷路器操作時的關系分為兩種情況。

圖2 斷路器操作時與壓力低接點的關系

1）當斷路器本身在合閘狀態時，其斷開后“閉鎖重合”接點導通，再合閘后“閉鎖合閘”接點導通，最后再斷開“閉鎖分閘”接點導通。

2）當斷路器本身處在分位時，其合閘后“閉鎖重合閘”接點導通，再斷開“閉鎖合閘”接點導通。

3 設計中的缺陷

當斷路器合閘位置運行時，如線路發生單相接地瞬時故障，此時斷路器先跳開然后馬上重合。從圖2中可以看出，斷路器斷開后機構釋能，接點導通瞬時發出“閉鎖重合閘”的信號，實際上是與保護的動作行為相違背的，保護需要斷路器重合，而機構卻閉鎖重合，顯然是不符合邏輯的，會導致斷路器重合閘不成功，造成缺相運行，三相不一致動作，從而影響線路的正常供電。

設計中針對此缺陷的處理方法是，將“閉鎖重合閘”接入保護延時開入，從而使保護躲過閉鎖開入，確保重合閘成功[3]。在智能變電站中，閉鎖重合閘延時開入虛端子的不確定性，經常會導致重合閘的不成功[4]；第二種處理方式是將“閉鎖重合閘”的開入接至斷路器機構的“閉鎖合閘”接點，從圖2可以看出，此設計更改后，當斷路器由合到分時并不會閉鎖重合閘，需等重合閘成功后才發出閉鎖重合閘信號至保護，此時斷路器機構與保護裝置不再產生邏輯沖突，貌似解決了問題，但是這樣的更改有一個更大的隱患：由圖2可知，當路斷路器儲能電機發生故障、斷路器由分閘變合閘時，此時機構應發閉鎖重合閘信號，如果設計將線路保護實際的“閉鎖重合”開入改至機構的閉鎖合閘，那么此時斷路器機構還不會向保護裝置發“閉鎖重合”信號，需等斷路器再次分開后才能發出，但當斷路器分開后，機構的“閉鎖合閘”接點會直接斷開操作回路，使斷路器合閘不成功，而此時線路保護的重合閘已經啟動，從而發生重合閘的誤動作。

因此，斷路器機構的“閉鎖重合閘”回路正確的導通情況應該是，在斷路器從分閘到閘位時必須導通，而由合位至分位時應斷開。

4 液壓彈簧機構的原理

斷路器彈簧機構能否滿足上述要求，是由斷路器的儲能機構決定的，閉鎖接點是通過液壓能量值來反應的，具體是反應在液壓機構的行程接點上，如圖3所示。

斷路器機構分合閘動作釋放能量，帶動行程開關觸發報警繼電器，從而達到閉鎖的目的[5]。接點的觸發順序是通過釋放能量的多少來決定的，如果滿足斷路器機構的“閉鎖重合閘”接點在斷路器合閘一次后必須導通，而分閘一次不導通的要求，就必須是斷路器機構合閘釋放的能量比分閘小，合閘行程比分閘行程短，從而可以將“閉鎖重合閘”的行程接點設置在合閘與分閘之間，但是分閘能量必定大于合閘能量，可以從斷路器機構分合閘的行程中看出這一點[6]。

由圖4可以明顯看出，斷路器分閘耗能多行程較長，因此在需“閉鎖重合閘”分閘后不導通而合閘導通，通過行程接點是無法實現的。

圖4 液壓機構釋能行程圖

5 解決方法建議

在斷路器液壓機構發生故障不能儲能，同時壓力發生自然或故障性泄漏時，故障原因不明，不能保證斷路器的后續分合閘能量，漏壓至閉鎖接點導通時，機構發信閉鎖保護重合閘。現討論如何讓斷路器機構在正常分閘時不發出“閉鎖重合閘”信號。

線路在發生瞬時性單相故障時，保護單相跳開后，故障消除后需馬上重合，保證供電，因此在機構正常的情況下，正常的單相跳閘不應閉鎖保護重合閘，解決的方案為：在機構的壓力低接點采用延時閉合繼電器接點，并在閉鎖回路中串聯接入保護跳閘常閉接點，從而屏蔽斷路器在正常跳開后的閉鎖信號。

如圖5所示，斷路器液壓機構壓力低接點使用延時閉合接點，當線路無故障、斷路器不動作、而儲能機構發生故障壓力緩慢降低時，延時繼電器接點延時200ms導通，此時由于線路保護不動作，TJC接點處于閉合狀態，整個閉鎖回路導通，從而閉鎖重合閘；而當儲能機構正常工作，線路發生瞬時性故障斷路器跳開后，由于液壓機構釋能，CK1C接點延時閉合，TJC接點在線路保護動作后瞬時打開，斷開整個閉鎖回路，保護不會收到閉鎖重合閘命令，從而保證線路的順利重合[7-9]。

圖5 更改后的閉鎖回路圖

6 結論

重合閘是保證電力系統穩定運行的重要功能。重合閘不論是誤動還是拒動都會給電力系統的穩定帶來隱患。在以往的設計思路中，對于不應該閉鎖重合閘的回路，只是簡單的通過延時虛端子的方法來避免，這樣只是隱藏了線路運行的隱患，本文提出的設計思路雖不能在根本上解決問題，但在重合閘的回路中可以作為參考[10]，可進一步地避免重合閘的誤動作，以保證線路的穩定運行。

[1] 楊國棟, 李小明, 張文娜. 裴志峰輸電線路外力破壞的主要危險點及應對措施[J]. 電氣技術, 2013, 14(2): 91-93.

[2] 南京南瑞繼保電氣有限公司. 超高壓線路成套保護裝置說明書[Z]. 2014.

[3] 林振液壓操動機構的重合閘閉鎖與保護重合閘閉鎖的配合[J]. 信息通信, 2015(10): 254.

[4] 劉航, 楊廣明, 周海廷, 等. 一起220kV線路單相故障重合閘未動作的事故分析與處理[J]. 電氣技術, 2015, 16(9): 118-119, 132.

[5] 山東泰安高壓開關有限公司. HGIS機構安裝說明[Z]. 2014.

[6] 劉虎. 劉遠龍遠方投退重合閘方案策略研究[J]. 電氣技術, 2015, 16(2): 84-87.

[7] 鄭潔. 智能變電站網絡可靠性和信息安全的研究[J].電氣技術, 2015, 16(11): 118-121.

[8] 陳珩. 電力系統基礎[M]. 北京: 中國電力出版社, 2015.

[9] 韋剛. 電力系統[M]. 北京: 中國電力出版社, 2008.

[10] 邱智勇, 高翔, 陳建民, 等. 基于鏡像技術的智變電站二次系統隱性故障診斷研究[J]. 電氣技術, 2016, 17(8): 89-94.

The Defects and Improvement of Blocking Reclosure Circuit of 500kV Circuit Breaker Hydraulic Spring Mechanism

Zhou Yong Li Songshan
(Hu’nan Power Transmission and Transformation Engineering Company, Changsha 470015)

There are some hidden dangersof blocking reclosure circuit of intelligent substation 500kV circuit breaker hydraulic spring mechanism, therefore, maybe case the protection of lines are not able to reclosing or the reclosing malfunction. Now, this paper analyzes the blocking reclosure circuit and put forward some improvements.

intelligent substation;the circuit breaker; reclosing; malfunction

周 勇（1980-），男，工程師，技師，從事電力系統自動化工作。