一起具備快速合解環功能的備自投裝置動作異常原因分析及對策

何曉明

摘要：具備快速合解環功能的備自投裝置能模擬傳統手工合環操作，采用先合后分方法，自動快速完成變電所內的合解環操作，縮短系統合環時間，躲過繼電保護動作時間，防止由于電網分區運行后，合環潮流大引起的繼電保護動作。在實際運行中，具備快速合解環功能的備自投裝置遇到了一起由于斷路器位置開入引起的動作異常情況，本文對應用中存在的問題展開了分析，并提出了具體的解決方案。

關鍵詞：快速合解環 備自投 斷路器位置

中圖分類號：TM561文獻標識碼： A

0引言

某35kV單母線變電所利用具備快速合解環功能的備自投裝置進行快速合解環操作（非跨區操作），操作方式為合進線311斷路器（合環），拉開312斷路器（解環）。在操作過程中，運行人員發現變電站短時全所失電，在裝置反向切換操作結束后，變電站311斷路器、312斷路器均在合閘位置，形成了合環運行，最終由運行人員人工操作將312斷路器拉開。

1、操作前系統運行方式

圖1：系統接線方式

35kV變電站為單母線接線方式，當時運行方式為進線312斷路器為運行，進線311斷路器為熱備用，1號主變及2號主變正常運行。

2、裝置動作原理分析

具備快速合解環功能的備自投裝置采集兩路進線斷路器的位置，通過事先編制的合解環邏輯對斷路器進行合、分閘的程序化操作來完成快速合解環。裝置邏輯在合解環過程中通過對相關斷路器位置、電流、電壓的變化來判別操作是否成功，當操作過程中出現失電的情況，裝置都將根據邏輯判斷自動進行反向切換，恢復至合環前狀態，其中操作過程都遵循“先合后分”原則，確保整個操作過程中不失電。

本次操作的邏輯框圖如下所示：

圖2：裝置邏輯框圖

正常情況下，操作前，311斷路器在分位，312斷路器在合位。當35kV母線電壓正常、312斷路器在合位、311斷路器在分位且無流的情況下可進行合環操作。

當開始操作合環后，合環允許開入由0變1，311斷路器合閘。在判定311斷路器、312斷路器均在合位且母線電壓正常的情況下，經整定延時T2跳開312斷路器。當發出312斷路器跳閘命令0.5S后進行如下判斷：

⑴如斷路器在合位且1s后仍有流，判斷312斷路器拒跳，告警并跳開311斷路器防止長期合環運行；

⑵當312在合位，經1s延時后無流，則判定312斷路器位置異常；

⑶當312斷路器在變成跳位后，若母線無壓且311斷路器無流，經1s延時合312斷路器、跳311斷路器進行反向切換，確保不失電。

3、裝置動作異常原因分析及改進

通過對變電站備自投裝置及當地后臺報文的檢查，分析原因如下：該變電站經改造后采用了具備快速合解環功能的備自投裝置，由于斷路器輔助接點不夠，備自投裝置斷路器位置開入量未采集實際的斷路器位置，而是采用了操作箱跳閘位置繼電器（以下簡稱TWJ）接點。在本地區習慣上將TWJ串入斷路器合閘回路，起到對回路的監視作用（詳見圖3）。

圖3：二次操作回路圖

當合環允許開入由0變1后，備自投裝置發出合閘命令，圖3中自投合閘接點閉合，同時合閘保持繼電器（以下簡稱HBJ）動作，在斷路器輔助接點未斷開前HBJ持續自保持，此期間TWJ被短接。而311斷路器為早期LW18-35型SF6斷路器，在收到合閘命令后，斷路器未能及時合閘。當TWJ被短接，TWJ接點返回，備自投裝置收到TWJ開入量變化即判定311斷路器已合閘，裝置判定滿足解環條件經解環延時后跳開312斷路器，導致變電站全所失電。

全所失電后裝置滿足了反向切換邏輯，經1S后，備自投裝置發出312斷路器合閘命令及311斷路器分閘命令后結束操作。隨即312斷路器正常合閘，由于此時311斷路器尚未合上，雖然發出了跳閘命令，但實際跳閘二次回路還未形成通路，無法使311斷路器分閘。裝置合解環邏輯至此已結束，311斷路器隨后合閘到位，即形成了兩路進線斷路器均在合閘位置，導致系統合環運行的情況。最終通過運行人員手工操作將312斷路器拉開，完成了本次合解環操作。

根據以上分析，本次具備快速合解環功能的備自投裝置動作異常主要原因是該裝置采集的斷路器位置開入量采用了斷路器操作箱TWJ接點而未采用斷路器輔助接點，在斷路器機構存在問題不能及時合閘的情況下，無法真實反應斷路器的實際狀態，導致裝置動作異常。

為此考慮了以下應對措施：

⑴明確設計要求并加強二次施工設計圖紙的審查，對于采用操作箱TWJ接點的備自投裝置回路進行整改，一律采用斷路器機構箱輔助接點作為備自投裝置的斷路器位置開入。

⑵可增加檢進線斷路器有流作為輔助判據，對斷路器實際狀態進行再次判斷。

⑶進行裝置邏輯試驗時，必須嚴格測試各個動作及閉鎖邏輯，同時還應驗證在一次設備發生拒合、拒分等異常情況下的裝置動作行為是否正確。

4、結論

隨著地區電網規模的不斷擴大，短路故障電流不斷增大，威脅著電網的穩定，必須采取電網分區運行的方式來減小系統短路電流。具備快速合解環功能的備自投裝置，在分區運行的電網中進行快速合解環的作用非常重要，同時應用也越來越多，及時發現并解決運行中存在的問題，才能保證裝置的正確動作，確保電網的安全可靠運行。

參考文獻：

[1] 江蘇省電力公司.電力系統繼電保護原理與實用技術[M].北京:中國電力出版社，2006.

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[3] 許正亞.電力系統自動裝置（第三版）[M].北京:中國電力出版社,1990.

作者簡介：

何曉明（1974-），男，本科，從事大二次管理工作.