一起刀閘行程開關損壞引起重合閘動作的問題分析

溫焯飛

（廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東中山 528400）

0 引言

自動重合閘技術是保證電力系統安全供電和穩定運行的一種有效措施，可大大提高電力系統供電可靠性，在電力系統中得以廣泛應用[1-2]。當發生重合閘誤動作，有可能會引起人身、設備以及電網事故[3]。

本文通過一起220 kV線路正常復電操作的例子，分析一種綜合重合閘設計回路存在的問題，指出線路正常復電操作中，當刀閘行程開關損壞時，如果運行人員不能及時斷開刀閘控制回路電源，斷路器有可能會自動合閘，不但會損壞設備，還有可能造成事故。針對設備重合閘采用的不同配置及運行方式，通過完善設計閉鎖回路、規范操作要求，以適應不同重合閘方式下的操作注意事項，為今后運行操作提供應對方法，避免因刀閘二次回路中某一元件損壞而引起重合閘誤重合的問題。

本文旨在對一起220 kV線路正常操作而引起重合閘誤重合的原因進行分析，提出改進設計方案及規范運行操作步驟，提升運行操作及管理水平。

1 一次設備及保護配置情況

某站220 kV GIS 設備配置如下：斷路器型號為LWG9-252，操作機構型號為CYA3-II；刀閘型號為GWG5-252，操作機構型號為CJG2。為了防止帶負荷拉合刀閘，廠家在220 kV GIS斷路器控制回路中設計了刀閘操作過程中禁止合本間隔斷路器的電氣閉鎖回路，如圖1 所示。通過刀閘操作過程中刀閘操作閉鎖開關繼電器VXb始終勵磁動作，實現由繼電器閉鎖接點將斷路器合閘回路斷開的功能，如圖2 所示。因此在刀閘操作過程中，本間隔斷路器將會發出“斷路器控制回路斷線”的正常信號[4]。

圖1 刀閘控制回路圖

圖2 刀閘操作閉鎖開關合閘回路圖

220 kV 線路的主I保護型號為PRS-753A光纖差動保護[5]，主Ⅱ保護型號為PRS-702CAJ 光纖距離保護[6]。兩套保護投入功能相同的綜合重合閘，其重合閘邏輯框圖如圖3 所示，重合閘充、放電及起動條件如表1所示。

圖3 重合閘邏輯框圖

表1 重合閘充、放電及起動條件

2 重合閘動作原因分析

2.1 重合閘動作起因

某站運行人員進行一起220 kV線路正常復電操作，合上母線刀閘后，操作人員在檢查1～2次設備狀態過程中，220 kV線路主I、主Ⅱ保護綜合重合閘動作，220 kV 線路三相斷路器自動合上。現場檢查斷路器在合閘位置，主I、主Ⅱ保護裝置有重合閘動作信息，后臺監控SOE有重合閘動作報文、監控圖斷路器顯示為合位，站內設備無異常信息，系統當時也無其他異常信息。

2.2 重合閘動作時序圖

根據后臺監控SOE報文、保護裝置動作報告、故障錄波數據等信息進行梳理，并對照設備檢查結果，排列出線路保護重合閘動作時序圖，如圖4所示。

圖4 220 kV線路保護重合閘動作時序圖

2.3 重合閘動作過程分析

當運行人員在后臺監控發出母線刀閘合閘命令時，并接在該刀閘控制回路上的刀閘操作閉鎖斷路器繼電器VXb 勵磁，其繼電器閉鎖接點致斷路器合閘回路斷開（圖2），導致斷路器發出“斷路器控制回路斷線”信號。

約1.096 s后，刀閘合閘位置輔助接點接通，母線電壓經刀閘輔助接點切換后進入線路主I 保護、主Ⅱ保護裝置，裝置三相電壓恢復正常，經固有復歸時間10 s 后TV 斷線信號復歸。此時由于斷路器還一直處在控制回路斷線狀態，其操作箱跳位繼電器TWJ 失磁，導致跳位繼電器TWJ＝0，從而滿足了重合閘充電的條件，20 s后重合閘充電完成。

在刀閘合閘到位后，由于其刀閘合閘行程開關損壞，行程到位后其接點不能斷開，造成刀閘控制回路和電機回路一直處在導通狀態[7]，導致刀閘電機及刀閘操作閉鎖開關繼電器VXb持續勵磁，直到電機持續運轉1 分28 秒144 毫秒后，電機熱耦繼電器KT動作，閉鎖開關繼電器VXb 失電，斷路器合閘控制回路才恢復正常，斷路器控制回路斷線信號復歸（圖2～3），同時跳位繼電器TWJ勵磁，跳位繼電器TWJ＝1。由于之前保護裝置重合閘已經充滿電，加上該220 kV線路保護重合閘方式投“綜重”方式[8]，滿足斷路器不對應狀態啟動重合閘的條件，經整定定值時間3 s 后重合閘動作合上斷路器。

2.4 原因分析

檢修維護人員在進行斷路器傳動試驗工作后，沒有將KKJ復位，導致開入閉鎖重合閘無開入，滿足了保護重合閘充電的其中一個條件。

斷路器控制回路中設計了刀閘操作過程中斷開本間隔斷路器的合閘回路。在刀閘操作過程中，當其刀閘合閘行程開關損壞，行程到位后其接點不能斷開，因“斷路器控制回路斷線”導致跳位繼電器TWJ＝0，從而滿足了重合閘充電的所有條件。由于“斷路器控制回路斷線”復歸時間大于重合閘充滿電時間（20 s），使重合閘充滿電。在“斷路器控制回路斷線”復歸，跳位繼電器TWJ＝1。滿足重合閘動作的其中所有條件。

采用3個跳位繼電器觸點作為重合閘充電和啟動開入量，但其不對應啟動重合閘條件不夠嚴謹，僅靠跳位繼電器TWJ的開入，不能真實反映開關不對應狀態，是造成重合閘保護不正確動作的重要原因。

3 改進措施

針對上述存在的問題，結合變電站線路保護特點及運行方式要求，現提出了幾點防范措施來防止重合閘的誤動。

（1）通過規范運行操作步驟來防范，針對220 kV線路保護重合閘方式投“綜重”方式的線路，在線路（或線路斷路器）由冷備用轉熱備用或由熱備用轉冷備用的倒閘操作中，當需要操作母線刀閘前，將重合閘方式投“單重”方式或“停用”方式，在母線刀閘操作完畢并檢查1～2 次設備正常后再將重合閘方式投回“綜重”方式。

（2）明確運行管理要求，設備檢修后，要求檢修人員將KKJ復位，避免留下隱患，避免斷路器位置不對應狀態啟動重合閘的條件成立。運行人員在復電前還需人工對斷路器進行手動合分操作1次，增加一重保障措施。

（3）由于發生斷路器控制回路斷線，造成跳位繼電器TWJ失磁，TWJ接點返回，造成保護裝置不能正確反映斷路器實際位置。跳位繼電器TWJ不正確開入是保護重合閘誤動的原因，故保護重合閘邏輯條件中的TWJ開入量改為直接取用斷路器的位置輔助接點，提高其可靠性。

（4）由于刀閘操作過程中會發出“斷路器控制回路斷線”的信號，可考慮將“斷路器控制回路斷線”作為開入量作為閉鎖重合閘邏輯，防止保護重合閘在“斷路器控制回路斷線”信號開入期間充電。當“斷路器控制回路斷線”信號復歸時，雖然有跳位開入，但由于重合閘不會充電，重合閘也不會動作。

（5）利用KKJ合后閉合接點，在后臺增加“手合操作”光字牌，使運行人員可直接監視KKJ繼電器的真實狀態。

（6）結合停電機會對220 kV GIS刀閘的行程開關進行專項檢查維護，發現異常及時更換，從而提高刀閘操作可靠性。

4 結束語

本文從某站220 kV線路保護裝置重合閘配置情況、重合閘的投入方式、刀閘與斷路器控制回路相互閉鎖等情況來分析一起220 kV線路復電操作中重合閘動作的具體原因，并結合實際情況提出一些改進措施和建議。變電運行人員要重視操作過程中斷路器發出“斷路器控制回路斷線”信號的情況，當其故障信號長時間沒有復歸時就有可能是因為其刀閘行程開關損壞，其接點不能斷開刀閘控制回路，進一步滿足保護裝置重合閘動作條件而發生同類事件。本文提出了運行人員對待操作過程中發生異常信號的應對方法，在遇到類似情況時能有效解決，為今后的運行管理提供有益幫助。