500 kV线路保护“断路器状态切换开关”的应用分析

张 波，雷振洲，马富强

(国网浙江省电力公司检修分公司，浙江 杭州 311232)

500 kV线路保护“断路器状态切换开关”的应用分析

张 波，雷振洲，马富强

(国网浙江省电力公司检修分公司，浙江 杭州 311232)

介绍了500 kV线路保护“断路器状态切换开关”的主要作用，结合典型不对应情况，分析了“断路器状态切换开关”位置错误对线路保护的影响，指出“断路器状态切换开关”运行维护中需关注的要点，对实际运行有重要的参考意义。

线路保护；断路器TWJ；状态切换开关；位置发信

0 引言

500 kV系统一般采用一个半断路器接线方式，一回线路同时由边断路器和中断路器2个断路器供电，即1条线路的保护要同时采集2个断路器的分合闸位置。500 kV线路保护利用断路器辅助接点或断路器TWJ判别断路器实际状态，同时在500 kV线路保护屏上都设置有“断路器状态切换开关”，其与断路器辅助接点(或断路器分相TWJ常开接点)共同构成保护TWJ输入回路。以下以RCS931+RCS925保护为例，对“断路器状态切换开关”的作用进行分析。

1 TWJ输入回路在线路保护中的接线方式

RCS931线路保护TWJ输入回路接线方式如图1所示。其中，边断路器与中断路器2个断路器分相常闭辅助接点(或断路器分相TWJ常开接点)串联后，分别作为开关量输入保护装置。“断路器状态切换开关”与断路器辅助接点(或断路器分相TWJ常开接点)采用的是并联方式。边断路器与中断路器各设置一个“断路器状态切换开关”，分别命名为“边断路器状态切换开关1QK”和“中断路器状态切换开关1QK4”。每个“断路器状态切换开关”有2个指示位置，分别是“开关停运”和“开关运行”位置。

当“边断路器状态切换开关1QK”切至“开关运行”位置时，其接点1-2，5-6，9-10断开，不起作用；当切至“开关停运”位置时，其接点1-2，5-6，9-10接通，将边断路器的辅助接点或断路器TWJ接至线路保护的接点短接，只要判断中断路器在分位，而不用再判定边断路器的位置， 就可以给线路保护TWJ一个为“1”的开入量。“中断路器状态切换开关1QK4”类似。

图1 RCS931线路保护TWJ输入回路

当“边断路器状态切换开关1QK”及“中断路器状态切换开关1QK4”均切至“开关停运”位置时，保护三相TWJ开入始终为“1”，而不受2断路器实际位置的影响。比如在断路器检修时，传动过程断路器要进行分合闸，为避免断路器分合闸对保护的影响，便可以将“边断路器状态切换开关1QK”及“中断路器状态切换开关1QK4”均切至“开关停运”位置。

2 TWJ输入回路在线路保护中的作用

(1) 保护正常运行中，TWJ输入回路动作情况是判断“跳位A(B，C)开入异常”及“TV断线”的依据之一。

线路正常运行中，线路有电流但TWJ动作，经延时报“跳位A(B，C)开入异常”。

三相电压向量和小于8 V，但正序电压小于33.3 V时，若采用线路TV，则当任一相有流元件动作或TWJ不动作时，延时1.25 s发TV断线异常信号。那么，当线路保护检测到三相无压且线路三相无流时，就会通过判断TWJ动作与否来决定是否报“TV断线”的信号。若TWJ为0，此时会报“TV断线”，若TWJ为1则不会报出。

(2) 保护动作时，因结合线路电流的变化判别断路器是否确已跳开，故影响到断路器非全相状态的判断；进而影响到单相运行时切除运行相功能及保护后加速和手合后加速的启动与否。

当线路因任何原因切除两相时，由单相运行三跳元件切除三相，其判据为：有两相TWJ动作且对应相无流(＜0.06 In)，而零序电流大于0.15 In，则延时200 ms发单相运行三跳命令。非全相运行流程包括非全相状态和合闸于故障保护，跳闸固定动作或跳闸位置继电器TWJ动作且无流，经30 ms延时置非全相状态。

在线路停电后，断路器因传动需要合闸后，如果“断路器状态切换开关”没有切至停运位置，线路保护就不能正确判断线路的非全相运行状态，可能影响到单相运行时切除运行相功能及保护后加速和手合后加速。

(3) TWJ可以用于“位置发信”或“位置停信”。在纵联保护中，当线路处于空充电状态(即线路对侧断路器在合位，本侧断路器在分位)时，线路发生故障本侧保护不能启动，此时可以利用TWJ的位置接点迅速进行“位置发信”或“位置停信”，加速对侧跳闸，如图2所示。

(4) 对过电压保护发远跳功能的影响。RCS925保护TWJ输入回路如图3所示。

将边断路器和中断路器的分相常闭辅助接点(或断路器分相TWJ常开接点)串联后作为开关量输入RCS925。当“断路器状态切换开关”1QK，1QK4切至“开关停运”位置时，便会将相应断路器的三相辅助接点(或断路器分相TWJ常开接点)短接，而无需再判断断路器实际位置。

图2 位置发信或停信示意

图3 RCS925保护TWJ输入回路

当线路本侧过电压保护元件动作，并且“过电压起动远跳”控制字为“1”时，如果满足以下任一条件则起动远方跳闸装置。

(1) “远跳经跳位闭锁”控制字为“1”，本端断路器TWJ动作且三相无电流；

(2) “远跳经跳位闭锁”控制字为“0”。

500 kV线路保护一般都配有过电压保护，过电压保护动作后在跳本侧端断路器的同时向对侧发远方跳闸信号。若“远跳经跳位闭锁”整定为“1”，则只有在本侧保护TWJ动作后才发远跳命令给对侧。对侧远方跳闸保护收到本侧的过压远跳信号时，再根据就地判据判断是否跳闸。

3 “断路器状态切换开关”与断路器状态不一致对线路保护的影响

“断路器状态切换开关”位置必须要与一次设备状态相符合，否则将会对500 kV线路保护的正常运行造成重大影响。

下面以RCS931+RCS925保护为例，结合500 kV典型主接线(见图4)，来分析该“断路器状态切换开关”位置不对应，对线路保护所带来的影响及注意事项。

图4 500 kV线路典型接线

排除“断路器状态切换开关”辅助接点不良影响，“断路器状态切换开关”位置的变化均同时影响保护三相TWJ的变化，故下面将重点分析三相TWJ的变化对保护的影响。

(1) 边、中断路器均在运行状态，边、中“断路器状态切换开关”均放“开关停运”位置。

① 对线路保护RCS931而言，因满足有电流这一条件，经10 s延时保护发出“TWJ异常”信号，影响了保护对断路器位置的判断。

② 三相跳闸固定动作或保护三相TWJ均动作且三相无电流时，置非全相状态，有电流或三相TWJ返回后开放合闸于故障保护200 ms。当断路器合上后若本线路处于低负荷状态满足无流条件，则认为线路不在运行，置非全相状态。而此时线路若发生短路故障，因满足有电流条件，则线路保护开放后加速功能，直接三跳本断路器。更为严重的是若相邻线路发生短路故障，则本线路同样后加速三跳而导致停电范围扩大。

③ 对过电压保护RCS925来说，因保护TWJ始终处于动作状态，故可能发生断路器未跳开而误发远跳命令给对侧的错误。

④ 对CSC103保护而言，其保护TWJ输入回路接线方式如图5所示，与RCS931类似。不同的是边断路器与中断路器公用一个“断路器状态切换开关”，“断路器状态切换开关”有3个指示位置，分别是“边开关停运”、“开关运行”和“中开关停运”位置。因边、中断路器共用一个“断路器状态切换开关”，可以有效地防止对保护的影响，避免出现错误。

图5 CSC103线路保护TWJ输入回路

(2) 边、中断路器仅其中某一断路器停役，但其状态切换开关放“开关运行”位置。

以5011断路器停役，5012断路器运行为例，2“断路器状态切换开关”均放“开关运行”位置。如果工作中因传动需要将5011断路器合上，而5011因停役操作时已将线路保护屏、母差保护屏上跳5011出口压板取下，则具体情况如下。

① 如果此时将线路1的另一台断路器5012拉开，而对侧变电站乙站5022，5023断路器未全部拉开，即线路1仍处于充电状态。若此时线路1发生短路故障，本侧纵联保护因检测不到故障电流而不会启动；对侧纵联保护虽检测到故障电流并满足动作条件，但是由于收不到本侧保护的“停信”或“发信”信号而导致纵联保护拒动，只能由线路1对侧后备保护动作，延长了故障切除时间。

② 此时产生线路过电压，过电压保护动作跳开5012断路器，因5011断路器不会跳闸，而造成TWJ回路未动作而不能发出远跳信号。

③ 此时线路上发生短路故障，线路保护会将5012断路器跳开，而5011断路器不会跳闸，那么由图1可以看出，保护TWJ回路不动作。但这不会影响保护非全相状态的判别和后加速的开放，因为保护可以通过跳闸固定动作置非全相状态，然后通过跳开相有电流来开放合闸于故障保护200 ms。

④ 若操作人员手动操作拉开5012断路器后，因5011处于合位保护TWJ回路不动作仍为0，所以保护无法进入非全相状态。操作人员又手合5012断路器时，如果线路1上发生短路故障，则合于故障，后加速无法动作，将导致故障切除时间延长和事故扩大。

(3) 边、中断路器仅其中某一断路器运行，但其状态切换开关放“开关停运”位置。

以5011断路器运行，5012断路器停役为例(5012断路器的“断路器状态切换开关”切至“开关停运”位置)，5012断路器已退出保护TWJ回路，对线路而言仅仅是单断路器运行，其影响便与3.1中的完全相同了。

(4) 边、中断路器均在运行状态，边或中断路器其一状态切换开关放“开关停运”位置。

以5011“断路器状态切换开关”放“开关停运”位置为例，此状态下由图1可知保护TWJ回路不动作，对保护无影响；但当5012断路器停役后(5012断路器的“断路器状态切换开关”切至“开关停运”位置)，5012断路器已退出保护TWJ回路，对线路而言仅仅是单断路器运行，其影响便与3.1中的完全相同了。

(5) 边、中断路器均在停役状态，边、中“断路器状态切换开关”均放“开关运行”位置。

2断路器均处停役状态，二次相关压板也与一次设备状态相对应，此时TWJ回路动作与否与“断路器状态切换开关”的位置无关，完全通过断路器辅助接点或断路器TWJ来判断，对线路保护没有任何影响。

若传动过程中将2断路器同时合上，则因检测到线路无压、无流且保护TWJ开入为0，此时会报“TV断线”，误导运维人员，还要检查CVT二次侧是否断线。

对CSC103保护而言，边断路器与中断路器公用一个“断路器状态切换开关”，在2断路器均处停役状态时，“断路器状态切换开关”不需切换，但传动过程中将2断路器同时合上，则会报“TV断线”。

4 结论

通过研究“断路器状态切换开关”的作用，分析“断路器状态切换开关”位置与一次设备状态不对应对保护的影响，有利于正确认识该“断路器状态切换开关”的意义及重要性，今后在一个半断路器接线倒闸操作过程中要注意及时和正确切换。

(1) “断路器状态切换开关”在断路器停役后应及时置于“开关停运”位置，断路器复役前应及时恢复“开关运行”位置，否则可能会因不能正确反映断路器实际位置而造成保护不正确动作。

(2) 断路器进行分合传动时，不管断路器在合位还是分位均应该将“断路器状态切换开关”置于“开关停运”位置。在保护检修、试验过程中，也必须注意不要随意切换该开关，避免造成保护装置的不正确动作。

(3) 保护TWJ输入回路可以采用断路器辅助接点或断路器TWJ 2种方式输入保护。

若保护TWJ输入回路采用断路器TWJ，则“断路器状态切换开关”应在断路器停电后且在断开控制电源之前进行切换。因为断路器TWJ电源取自断路器的第1组控制回路，若先退出断路器的控制电源，则断路器的TWJ就会返回，在“断路器状态切换开关”正确切换之前保护将无法正确采集断路器位置。同样，在断路器送电时，应先投入断路器的控制电源， 再切换“断路器状态切换开关”。

若TWJ输入回路采用断路器辅助接点，则“断路器状态切换开关”与断路器控制电源二者之间操作先后顺序不会影响到保护正确采集断路器位置。

(4) 对CSC103保护，边断路器与中断路器公用一个“断路器状态切换开关”，在2断路器均处停役状态时，“断路器状态切换开关”不需切换，仍在“开关运行”位置。进行单断路器复役时，需切至“非复役开关停运”位置。例如：5011和5012均处停役状态，现5011断路器工作完毕需要复役，而5012断路器不具备复役条件，则在5011断路器复役后，CSC103线路保护屏上的“断路器状态切换开关”需切至“5012开关停运”位置。

1 徐 强，张鸿鹄，汪伟伟.开关检修把手对保护影响的研究[C].中国电机工程学会年会，2014.

2 刘金龙.500 kV开关状态选择把手QK的意义及影响[J].企业技术开发，2010，29(10)：92-93.

3 陆 建，王启武，高 靓，金 敏，罗 键，陶世杰.变

电站主变断路器两侧隔离开关操作顺序的改进[J].电力安全技术，2012，14(8)：10-11.

2016-01-12；

2016-04-22。

张 波(1981-)，男，工程师，主要从事电力系统变电运维、故障分析工作，email：603125561@qq.com。

雷振洲(1984-)，男，工程师，主要从事电力系统变电检修、故障分析工作。

马富强(1982-)，男，工程师，主要从事电力系统变电运维、故障分析工作。