一起220kV断路器重合闸误动原因分析

何盛彪 高斌

摘要：本文针对500kV某变电站一条220kV线路复电过程中，按操作流程合上断路器储能电源时，线路保护重合闸误动作。结合此次误动情况分析断路器控制回路原理图，查找造成此次重合闸误动原因。由于二次回路接线存在设计缺陷，并提出断路器二次回路接线优化方案或改变操作顺序流程，避免出现重合闸误动作，以利于设备和电网的安全可靠运行。

关键词：断路器 储能电源 线路保护 重合闸

1 引言

近年来电网迅猛发展，220kV线路大大增多。220KV 输电线路输送容量大、距离远且经济性较高，是目前电力系统主要输电电压等级之一，其220kV线路不正确动作会对电网造成很大的影响。因此，确保 220KV 输电线路保护及自动重合闸的可靠运行，对保持电力系统安全稳定运行，保障社会正常用电有着重要的意义。

500kV某某电站220kV和彝线断路器采用北京ABB高压开关设备有限公司生产的LTB245E1型断路器。主一保护采用南京南瑞继保电气有限公司生产的PCS-931N2型线路保护，主二保护采用国电南京自动化股份有限公司生产的PSL-603UZC型线路保护。

2 断路器控制回路及重合闸功能介绍

合闸控制回路由气体监测闭锁继电器K9动断触点、防跳继电器K3动断触点、弹簧储能继电器BW1动合触点、断路器动断触点BG1、合闸线圈Y3串联组成。只有在断路器SF6气体压力正常、弹簧机构储能完成、断路器在断开位置时合闸回路才能导通，处于准备状态，此时收到合闸命令即可合闸（图1）。

220kV和彝线主一、主二保护重合闸方式均投单相重合闸，系统单相故障跳单相，单相重合;多相故障跳三相，不重合。两套保护装置的重合闸均可以由跳令和断路器位置两种方式启动。（图2）

1）保护跳令启动重合闸

保护单跳启动重合闸的条件为（与门条件）：

（a）保护发单相跳闸信号;

（b）跳闸相无电流且无跳令;

（c）不满足三相启動条件;

（d）重合闸处于单重方式。

如果出现两相及以上的 TWJ 开入或两相及以上的跳闸命令，将闭锁单重启动重合闸。

2）断路器位置不对应启动重合闸。

断路器位置不对应启动重合闸的条件为（与门条件）：

（a）功能控制字“单相 TWJ 启动重合闸”投入或“三相 TWJ 启动重合闸”投入;

（b）单相或多相跳位继电器持续动作且断开相无流，与重合闸方式对应。

线路送电倒闸操作一般顺序为：先合上断路器控制电源，合上线路电压互感器二次空气开关，合上母线侧隔离开关，合上线路侧隔离开关，合上断路器合闸储能电源，将断路器“远方/就地”切换开关切换至“远方”位置，最后合上断路器。

3 重合闸误动原因分析

3.1重合闸误动问题分析

根据本次事件前后变电站运行人员的操作流程及顺序，及现场主控室监控系统SOE的事件记录顺序，初步确定本次断路器重合闸误动是由于线路保护在断路器单相储能完成的情况下，采集到该相的TWJ而判断为“断路器偷跳”所导致：

第一，现场SOE报文记录满足重合闸的“断路器偷跳”的条件

第二，操作箱在重合闸动作后的合闸回路监视灯仅C相点亮与现场设计图相符

第三，本间隔合闸监视回路与其他间隔对比

查看图纸发现277断路器A、B、C各相的储能行程开关节点BW1（3-4），BW2（3-4）分别按相别串接在各自的合闸监视回路，该情况将导致任一相的储能行程开关节点闭合（储能完成）即可使该相的合闸监视回路导通，使保护装置采集到该相的TWJ（接线方式见图3）。与220kV和谢线I回线断路器控制回路图纸进行对比：220kV和谢I回断路器各相的储能行程开关节点BW1（3-4），BW2（3-4）串接后启动K13继电器，各相的K13继电器的辅助节点（K13A（31-34），K13B（31-34）、K13C（31-34））串接后启动K8继电器， 再通过K8继电器的常开节点分别串接到各相的合闸监视回路，这样就实现了只有在三相均储能完成的情况下才能使各相的合闸监视回路导通，保护装置采到相应相的TWJ。（接线方式见图4）

第四，现场模拟了发生重合闸误动的工况

以A相为例，试验前，现场A相储能到位，B、C相均未储能，三相储能电源均断开，此时在线路保护屏上给上277断路器的操作电源I后，操作箱的面板上显示A相合闸监视回路灯点亮，B、C相均不亮，保护装置只采到A相的TWJ。（见图5）

试验情况：

用继电保护仪在线路主二保护上加上三相正常电压以消除线路保护PT断线告警信号，把A相的TWJ接线端子解开，装置采不到任意一相的的TWJ（线路保护装置判断为三相均在合位），隔15秒后，重合闸充电完成，面板上重合闸允许灯点亮，再将A相的TWJ接线恢复到原端子，保护装置的重合闸出口动作，面板上重合闸动作灯点亮.

其他相别的验证情况：分别给上B、C相储能电源并储能完成的情况下，参照本次事件A相重合闸误动的过程，分别模拟了B、C相的相同情况，试验结果显示：在断路器未储能的情况下，无论先合哪一相的储能电源，均会导致线路保护该相的重合闸出口。该试验内容再现了本次220kV和彝线主二保护277断路器C相重合闸误动的全过程。

根据以上情况可以确认，本次277断路器C相重合闸误动是由于：在C相储能完成的情况下，线路保护采集到C相TWJ;而其余两相未储能，线路保护装置采集不到相应的TWJ为误判为断路器A、B相处于合闸状态，当时现场线路保护重合闸充电完成，满足了“断路器偷跳”的动作条件，导致277断路器C相重合闸出口。

4 优化方案

方案1：现场调整断路器操作电源和储能电源的上电顺序，以避免三相未储能的情况下，给上任一相的储能电源并储能完成后重合闸误动。

方案2：现场运行人员在给上断路器储能电源前，临时将重合闸操作把手打至“停用”，待三相储能均完成后，再恢复重合闸操作把手的正常位置。

5 结论

综上所述，此次误动的原因是由于220kV和彝线277断路器控制回路中，断路器的A、B、C相的储能行程开关节点分别串接到各自的合闸监视回路，而未采用三相储能行程开关节点串接后经中间继电器分别串入各相的储能监视回路，存在设计缺陷。该情况将导致任一相储能完成即可使该相的合闸监视回路导通，在三相未储能的情况下，给上任一相的储能电源储能完成后均将导致送电过程中的重合闸误动。并提出断路器二次回路接线优化方案或改变操作顺序流程，避免出现重合闸误动作再次发生，保证了设备和电网的安全可靠运行。

参考文献：

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[2]蔡勇斌.断路器控制回路故障分析与处理[J].电工技术，2011（09）

[3]《电力系统自动装置（普通高等教育电气工程与自动化应用型十二五规划教材）》李凤荣 主编 /2011-08-01 /机械工业出版社

[4]电力系统自动装置唐建辉，黄红荔 编 /2005-09-01 /中国电力出版社