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[行业技术文章]高压断路器的非全相保护

更新:2013-04-20

      摘要:针对中国的电力系统,论述了设置装备摆设高压断路器非全相庇护的需要性,就当前非全相庇护的常见方案进行了分析,认为非全相庇护以有电流闭锁为佳;并就3/2断路器接线的非全相庇护的一些问题进行了探讨。  

  在220kV及以上电压品级的电网中,普遍采用分相操作的断路器,由于装备和操作等缘由,运行中可能泛起三相断路器动作纷歧致的异常状态,若何消除这类异常状态,存在分歧熟悉,各系统也有分歧做法。下面连系系统和庇护的现实运行情况,就装设断路器非全相庇护的需要性进行论述,对当前非全相庇护的常见方案进行分析,并对3/2断路器接线的非全相庇护的一些问题进行探讨。

      1 装设非全相庇护的需要性

  电力系统在运行时,由于各类缘由,断路器三相可能断开一相或两相,造成非全相运行。若是系统采用单重或综重方式,在期待重合时代,系统也要处于非全相运行状态。可是,系统非全相运行的时间应有所限制,这是由于:

     a.系统要求。当系统处于非全相运行状态时,系统中泛起的负序、零序等份对电气装备发生一定风险。

     b.庇护要求。由于泛起负序、零序等份,使得系统中的一些庇护可能处于启动状态。例如:今朝经常使用的11系列微机线路庇护,当系统由全相变为非全相运行时,若是庇护突变元件启动,在判断无故障后,庇护法式转进振荡闭锁模块,若该线路零序份数值年夜于零序辅助启动元件定值时,法式将处于振荡闭锁状态,跨越12s时,庇护将陈述电流互感器(TA)断线,整套庇护中仅余少数庇护功能起作用,严重影响庇护的靠得住性。系统中的负序、零序等份还可能使一些庇护(如零序电流庇护)动作跳闸,误断开正常运行的线路。

  对于系统采用单重、综重等方式,故障跳闸酿成的非全相运行,若重合闸成功,系统自然很快转进全相运行;若重合于故障,断路器三相跳闸,系统也转进全相运行。对这类期待重合的非全相状态,系统中的装备和庇护必需予以斟酌。例如某些庇护段可接纳提高定值、加年夜延时等措施,以躲太重合闸周期。

  对于因装备、回路等问题酿成的非全相状态,情况要复杂一些。例如,断路器偷跳一相,由于断路器位置不合错误应,重合闸应当启动,将断路重视合,而若是断路器有问题,偷跳相不能重合,该断路器将非全相运行。对这类非全相状态,由装备主庇护消除的还不多。仍以11系列微机线路庇护为例,若是庇护选跳或断路器偷跳后未重合酿成的非全相运行,从庇护功能上看,可能不活络零序段或活络零序段庇护起作用,而它们还要遭到定值和标的目的元件的制约,也就是说,线路庇护自己对此可能无能为力。

  是以,综合斟酌以上各类身分,应当装设能反映断路器非全相运行状态的非全相庇护,作用于跳开已处于不正常状态的断路器。至于今朝有些断路器机构箱中有反映断路器三相位置纷歧致的庇护,各地可凭据现实情况使用。
 
      2 非全相庇护的经常使用方案分析

  非全相庇护的实现,一般需要反映断路器三相位置纷歧致的回路,可以采用断路器辅助触点组合实现,也能够采用跳闸位置、合闸位置继电器的接点组合(该接点组合一般由操作箱给出)实现,以下均称之为三相纷歧致接点。今朝,用非全相庇护的常见方案有以下几种。

      2.1 三相纷歧致接点直接启动时间继电器

  如图1所示,无电流接点时,这类方案与设置装备摆设在断路器机构箱内的非全相庇护类似,比力简单,也能起到应有的庇护作用。
 
         

  华北网在反措实施细则中明确要求“非全相庇护应直接用断路器辅助接点作为判据,取消电流判别回路”。可是,由于断路器辅助接点的不成靠性及引进电缆运行情况的影响等身分,运行中发生了屡次非全相庇护误动的事例。如1997年2月1日,华北小营站2212断路器HWJ的A相,操作箱到断路器的电缆断线,后致使非全相庇护误动。基于运行实践,我们认为该方案的平安性值得思疑。

      2.2 三相纷歧致接点串接零序电流继电器接点后启动时间继电器

  如图1所示,该方案与2.1节方案相比,增加了零序电流闭锁判据,平安性有了很年夜的提高。由于零序电流较易获得,该方案在系统中获得了比力普遍的运用。主要问题是零序电流的整定。今朝,河北电网一般按躲过正常负荷下的不服衡电流整定(一次值约为100A),可是显然地,当线路负荷较小时,非全相庇护可能拒动。例如:1999年1月21日河勾栏县站里章线242断路器,因手跳继电器A相尽缘击穿,造成线路非全相运行,非全相庇护拒动,后值班人员手动拉开B相、C相。非全相庇护拒动的缘由是该线路负荷较小,非全相运行时的零序电流达不到定值(一次值为120A)。该方案的另外一问题是,不能用于结尾变压器中性点不接地运行的辐射线路,由于当辐射线路非全相运行时,系统中仅泛起负序份,无零序电流流过该线路,这类方案的非全相庇护自然要拒动。例如,1998年8月13日河北孙村站孙任线263断路器,在线路故障重应时,因重合闸接点问题,C相未重合,造成非全相运行,但非全相庇护拒动,就是由于在那时的系统运行方式下,孙任线单带任东站运行,任东站主变220kV侧中性点未接地运行,263断路器非全相时,线路无零序电流。今朝,微机型庇护装配中,CSI101/121采用此方案,属于传统非全相庇护的微机化产物,三相纷歧致接点为开关输进,经内部零序电流判别,延时出口。

      2.3 三相纷歧致接点串接负序电流继电器接点后启动时间继电器

  该方案与2.2节方案类似,仅电流判别采用负序份,一般用于负序电流较易获得的情况,例如发机电—变压器组成套庇护中。负序电流也可按躲过正常运行时的不服衡电流整定,当负荷较小时,也可能拒动。较2.2节方案越的地方在于可用于结尾变压器中性点不接地运行的辐射线路。今朝微机型庇护装配中,WFBZ—01沿用此方案。

      2.4 三相位置接点与无流判据组合后启动时间继电器

  随着微机型庇护装配的成长,非全相庇护的电流判据,甚至其组成,均趋于多样化。仅举今朝运用比力普遍的LFP—921装配中的非全相庇护的组成进行分析。

  如图2所示,三相跳闸位置继电器的接点作为开关输进引进装配,当任一相TWJ动作且无电流时,确认该相断路器在跳开位置,当任一相断路器在跳开位置而三相不全在跳开位置时,若控制开关在合后,则确认为三相纷歧致,经延时跳闸。 
      

  该方案的点在于适用性广,可运用于各类情况。错误谬误仍如前述,在负荷较小时,非全相庇护可能拒动,但无电流门坎可以整定得较低,活络度比零序、负序电流闭锁的方案要高。今朝LFP—921装配无电流的门坎固定为0.06In。

      综合比力以上几种方案,只采用三相纷歧致接点的方案简单,但平安性较差,有电流闭锁的方案提高了平安性,但下降了可依赖性。在采用有电流闭锁的方案时,若负荷较小,非全相庇护必然拒动,但斟酌到此时系统所承受的负序、零序份必然很小,对系统和庇护的运行已无年夜碍,且在这类情况下,也有响应的灯光旌旗灯号指示运行值班人员,可以人工处置。是以,非全相庇护以有电流闭锁为佳,电流闭锁的定值应斟酌系统和庇护的承受能力,尽低一些。

      3 3/2断路器接线的非全相庇护

  对3/2断路器接线的变电站,非全相庇护的设置装备摆设可以按断路器设置装备摆设,也能够按线路(变压器)设置装备摆设。

  按断路器设置装备摆设时,若是采用第2.1节所述的方案,则各断路器都可自力设置。但如前所述,此方案的平安性存在问题,若是增加电流闭锁,不管是零序、负序,均又分2种情况:1)电流用线路电流,即和电流,各断路器三相纷歧致接点均串联线路的零序(负序)电流继电器接点,中心断路器使用两线路电流继电器的接点并联作为电流判据。此时,若仅某一断路器泛起非全相,而另外一断路器未同时泛起非全相,或两断路器断开相分歧时,则仍维持各断路器的正常运行。零序、负序电流可按前述方式整定。该方案的主要问题是组屏接线较复杂,安装单元划分不很清晰。2)电流用断路器电流。该方案的主要问题是零序、负序电流的整定。由于断路器在正常运行时,两断路器负荷可能分配不平衡,断路器的零序、负序电流已很年夜,在这类情况下,零序、负序电流 闭锁的方案应当说是不成取的。今朝比力可行的方案是第2.4节提到的诸如LFP—921非全相庇护的采用无流判据的方案。

  按线路(变压器)设置装备摆设时,三相纷歧致接点为两断路器的接点串联,电流闭锁自然使用线路(变压器)电流。例如河北西柏坡电厂发机电—变压器组的非全相庇护,设置装备摆设在发机电—变压器组成套庇护柜中,电流闭锁用发机电—变压器组的负序电流,引进两断路器的串联的三相纷歧致接点。这类设置装备摆设方式与按断路器设置装备摆设使用线路电流闭锁的情况类似。

  比力上面的两种设置装备摆设方式,各有错误谬误。斟酌到断路器非全相时,必需停用才能处置,同时斟酌二次接线的简洁、清晰,非全相庇护以按断路器设置装备摆设为好,电流闭锁采用断路器电流的有无作为判据。

      4 结语

  电力系统的非全相运行存在很多复杂的问题,在系统非全相运行时,许多庇护需接纳技术措施,以保证庇护的准确动作,非全相庇护仅是为限制非全相运行的时间所设置装备摆设的辅助庇护。凭据上面的分析,非全相庇护应当装设并斟酌使用电流闭锁。对3/2接线,非全相庇护宜按断路器设置装备摆设,使用无流判据。

  非全相庇护不是电力系统的主庇护,但它在运行中的作用不容轻忽。华北网仅1998年下半年非全相庇护动作次数就达5次,其中2次不准确动作。随着继电庇护技术的成长,微机型装配的年夜批使用,非全相庇护的设置装备摆设、使用也势必有所成长。希看继电庇护人员对非全相庇护有足够的重视,起劲提高非全相庇护的靠得住性,为系统的平安稳定运行做出应有的进献。