对220 kV线路保护压力闭重开关量的研究

师钦利，高 涛

（国网山西省电力公司吕梁供电公司二次运检室，山西 吕梁 033000）

对220 kV线路保护压力闭重开关量的研究

师钦利，高 涛

（国网山西省电力公司吕梁供电公司二次运检室，山西 吕梁 033000）

通过对河南平高ZF11-252(L)、新东北ZF6-252、山东泰开ZF16-252GIS组合电气断路器操动机构的对比，从机构“重合闸闭锁”的定义入手，对“合闸压力降低”开关量的由来、作用，回路的实现以及与操作箱、保护重合闸的配合等多方面进行了研究，通过故障实例相关开关量变化的比较验证，总结出了此开关量在保护动作过程中的出现规律，并据此正确推断出一起重合闸保护未动作真正原因，排除了一处隐患。

操动机构；合闸压力降低；闭锁重合闸

1 断路器操动机构的认识

断路器操动机构的任务是进行断路器的合闸、分闸操作以及合闸状态的保持。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》 （修订版） 防止GIS（包括HGIS）、SF6断路器事故部分要求，新订货断路器应优先选用弹簧机构、液压机构（包括弹簧储能液压机构）。目前常见的220 kV GIS断路器操动机构有液压操动机构、弹簧贮能操动机构，气动操动机构正在逐步退出运行。

1.1 标准化设计要求

对于以上3种操动机构的断路器的控制回路在满足基本要求外还应满足下列要求：液压操作机构应有操作液压闭锁；弹簧操作机构应有弹簧是否完成储能的闭锁；气动操作机构的断路器，应有操作用压缩空气的气压闭锁。根据标准设计原则要求，断路器跳、合闸压力异常闭锁功能应由断路器本体机构实现，应能提供2组完全独立的压力闭锁接点。

1.2 机构重合闸闭锁的含义

重合闸操作是指一个完整的重合闸操作顺序，即O—0.3 s—CO。重合闸闭锁是指对整个操作顺序的闭锁。也就是说，压力有泄漏且低于设定值时，断路器不应执行“O—0.3 s—CO”这样的操作顺序，而只能执行单分或单合操作；当压力高于设定值时,机构能执行完整的“O—0.3 s—CO”操作。重合闸闭锁信号是在操动机构的压力下降时由压力开关发出的。本回路可结合断路器重合闸装置、操作箱综合分析。

对于电磁、气动、液压等操动机构要求在分合闸电源电压、气压或液压在一定范围内变化时，仍能可靠工作。压力降低禁止重合闸回路正是对应以上两个要求而设置的与重合闸保护的配合回路。

1.3 操作机构工作压力规定

河南平高ZF11-252(L)操作机构（ABB LTD/ HMB-4.3）工作压力表如表1所示。

表1 河南平高ZF11-252(L)操作机构（ABB LTD/HMB-4.3）工作压力表MPa

山东泰开ZF16-252GIS断路器操作机构工作压力（单/三相）表如表2所示。

表2 山东泰开ZF16-252GIS断路器操作机构工作压力（单/三相）表MPa

若液压机构的开关泄压，其压力闭锁接点接通的顺序为启动电机、闭锁重合、闭锁合、闭锁分及总闭锁。

当压力低于44.4 MPa重合闸闭锁压力值时，闭锁重合闸压力接点闭合，接通操作箱内“压力降低禁止重合闸”回路，操作箱内通过相关继电器的动作或复归，分别给2套保护装置“压力低”开入，视重合闸保护动作情况闭锁重合闸。

2 操作箱压力降低禁止重合闸回路比较

2.1 “合闸压力降低”开关量——CZX-12R2(南瑞操作箱）

当断路器压力降低禁止重合闸，对应的接点闭合，将n50、n32短接，21YJJ、22YJJ失磁返回，对应接点将重合闸闭锁，并给出压力降低禁止重合闸信号。若在合闸过程中气压降低，由于延时返回（0.3 s）仍能保证可靠合闸。CZX-12R2结构如图1所示。

2.2 “合闸压力降低”开关量——FCX-12HP（南自操作箱）

2YJJ按正常励磁工作方式接线，断路器压力监视接点并接在2YJJ线圈两端 即4n5—4n24之间。2YJJ接点接到重合闸装置，当压力降低至不允许重合闸时2YJJ返回，其常闭接点闭合从而实现对重合闸的闭锁同时有接点送至中央信号回路。FCX-12HP结构如图2所示。

图1 南瑞操作箱CZX-12R2结构

图2 南自操作箱FCX-12HP结构

2.3 操作箱压力降低闭锁重合闸两种不同实现回路

通常有两种接法，一种是将断路器压力接点与操作箱压力监视继电器线圈并接。正常时，压力监视继电器处于励磁状态，接入保护装置的接点断开，当断路器压力接点闭合后将操作箱内压力监视继电器线圈短接使其失磁，其常闭接点闭合，从而给保护装置开入压力低开关量。如图1、图2的接法，由于接点与操作箱负电源连接，所以称之为采用“负电源”接法。如：河南平高电气股份有限公司生产的ZF11-252(L)GIS组合电气，断路器操作机构为液压机构，重合闸闭锁回路由断路器机构提供的“重合闸低油压闭锁”接点（该接点正常压力为断开状态,为压力表接点，三相并联） 串按CZX-12R2操作箱4n32与4n50之间实现。

另一种与之相反，称为“正电源”接法。这种接法很好理解，当断路器压力接点闭合后直接将操作箱内压力监视继电器线圈励磁磁，其常开接点闭合，从而给保护装置开入压力低开关量。如在图1中，将断路器压力接点直接串接在4n42 与4n3（正电源）之间。

两种接法主要是根据操作箱内压力低闭锁重合闸监视继电器开出接点性质的不同来具体选择，如开出至保护的接点为常闭时，必须采用“负电源”接法，反之则选用“正电源”接法。现场也可以根据断路器压力接点性质决定，如对应压力接点正常时为闭合状态，采用“正电源”接法，但操作箱内压力低闭锁重合闸监视继电器开出接点必须为常闭接点。所以，上述两种接法也不是绝对的，应根据现场实际正确选用。

3“合闸压力降低”开关量开入保护装置后的动作逻辑

3.1 南瑞RCS931AM保护装置开关量开入及闭锁逻辑

610端子：投闭重，此开入有效则重合闸瞬时放电，同时沟通三跳。

625端子：合闸压力闭锁，此开入有效，则200ms内若重合闸没有启动则放电。

3.2 南自PSL602G保护装置开关量开入及闭锁逻辑

5X03端子：闭锁重合闸，此开入有效则重合闸瞬时放电，同时沟通三跳

5X04端子：低气压，此开入有效，则200 ms内若重合闸没有启动则放电。

南瑞南自保护装置监测有压力降低开入后，如果重合闸未启动展宽200 ms放电，如果重合闸已启动，不会放电。该逻辑设计理念是为了合闸过程中出现压力降低保证合闸完成。

4 保护动作时开关量变位分析及总结

4.1 相同保护装置不同操作箱开关量变位分析

2010年7月17日15时43分，220 kV岚静I线发生C相瞬时接地故障，2012年7月26日17时47分，220 kV云岚II线发生C相瞬时接地故障，两侧线路保护均快速动作，重合成功。岚县站220 kV断路器为新东北ZF6-252，操作箱配置不同。

纵联差动RCS931AM保护起动后两线操作箱开关量变位比较如表3所示。

表3 220 kV岚静I线251操作箱与220 kV云岚II线256操作箱开关量变位比较

4.2 相同保护装置相同操作箱开关量变位分析

2010年11月04日10时31分，220 kV胜昌Ⅱ线发生A相永久接地故障，线路两侧保护均快速动作，单相重合后加速永跳动作。2012年07月10日18时19分32秒220 kV中文线线路发生B相接地故障，线路保护均快速动作跳开B相，重合成功。

220 kV胜溪站采用山东泰开ZF16-252GIS，220 kV文水站采用河南平高ZF11-252(L)GIS组合电气，操作箱配置相同，操作箱为南瑞CZX-12R2。

纵联差动RCS931AM保护起动后两线操作箱开关量变位比较如表4所示。

表4 220 kV胜昌Ⅱ线284与220 kV中文线275操作箱开关量变位比较

4.3 开关量变位总结

通过翻阅大量保护动作后开关量的变位报告总结如下。

a） 正常投单重方式，保护动作过程中RCS931AM纵联差动保护装置“闭重三跳”开关量变位一般由“PSL602G先重闭锁接点”引起，如设计无相互闭锁回路，该开关量只有在“收到远跳”开入后出现。

b） 当保护装置与CZX-12R2操作箱配合时“合闸压力降低”开入均在300 ms后出现，是因为CZX-12R2操作箱内21YJJ接点延时约300 ms后闭合，而南自FCX-12HP操作箱2YJJ接点为瞬动接点，相关开关量开入保护装置不带延时，一般表现为300 ms以内。

5 实例验证

2010年11月04日10时31分，220 kV某线发生A相永久接地故障，线路两侧保护均快速动作，单相重合后加速永跳动作，保护动作报告如表5所示。

根据前面对“压力降低闭锁重合闸”有关知识的研究和总结，很容易判断B侧纵联差动保护“478ms闭重三跳”开关量为一错误开入，怀疑此开入实际应为“合闸压力降低”开入。此错误将导致该间隔纵联差动保护只要一动作，合闸压力一降低就无法实现重合。

经现场核查确认：该间隔纵联差动保护屏后1RD17端子处（内部配线1RLP2-2与1RD16短接为RCS931AM闭锁重合闸弱电开入）错误的接入4P1D12（来自4n92为21YJJ接点），4P1D12正确应开入1RD18端子（内部配线1n625为RCS931AM压力低闭锁重合闸弱电开入）。

表5 2010年11月4日10时31分220kV某线保护动作报告

隐患消除后，2012年09月27日11时33分 00秒220 kV某线再次发生A相接地故障，线路两侧保护均快速动作跳开A相，后重合于故障，加速跳开断路器三相，保护动作报告如表6所示。

表6 2012年9月4日10时31分220 kV某线保护动作报告

6 结束语

通过以上研究及实践印证，对220 kV GIS断路器操动机构压力降低闭锁重合闸相关问题有了初步的了解和认知，希望对大家有所启发。实际工作中一定要注意机构内“重合闸闭锁压力”接点的正确使用和验证，对于将“SF6低气压闭锁”接入低气压闭锁回路的设计，作者认为对于弹簧机构没有该过程量，勿将“弹簧未储能”接点接入操作箱“压力降低禁止重合闸”回路，在此提出探讨意见。

Study on the Protective Sw itch-on Caused by the Signal of Switch Pressure Reducing in a 220 kV Transmission Line

SHIQinli,GAO Tao

(State Grid Lvliang Power Supply Company of SEPC,Lvliang,Shanxi 033000,China)

By comparing the operating mechanism of GIS circuit breaker of Henan Pinggao ZF11- 252 (L), NewNortheast ZF6- 252,and Shandong Taikai ZF16- 252, according to the definition of Reclosing Blocking, the origin and function of the switch- on caused by the signal of Switch Pressure Reducing are studied. Besides, many other aspects are researched, including the circuit realization and the cooperation between operating box and protective re- closure. The regularities of the happening of switch- on during the protection process are summarized through empirical comparison of the switch- on in the faults, and the reason why protective re- closure didn’t act in a case was inferred so that a hidden fault was thus obviated.

operating mechanism; closing pressure drops; blocking re- closure

TM773

B

1671-0320（2016）02-0067-04

2015-11-10，

2016-02-20

师钦利（1975），男，山西吕梁人，1996年毕业于太原电力学校发电厂及电力系统专业，工程师，高级技师，从事继电保护及二次运维专业工作；

高 涛（1989），男，山西吕梁人，2011年毕业于西安工业大学电力系统及其自动化专业，助理工程师，从事继电保护及二次运维专业工作。