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目前江蘇500kV變電站都采用3/2接線方式，線路一般采用單相重合閘，且為保證特高壓直流安全穩(wěn)定運(yùn)行，一般停用中斷路器保護(hù)的重合閘。為防止斷路器跳開(kāi)一相后，單相重合閘裝置拒絕合閘造成非全相運(yùn)行，應(yīng)具有斷開(kāi)斷路器三相的措施，并應(yīng)保證選擇性。

在微機(jī)保護(hù)中，這一功能由溝通三跳和三相不一致保護(hù)來(lái)完成。三相不一致保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，將對(duì)500kV電網(wǎng)造成較大沖擊。溝通三跳作為斷路器非全相運(yùn)行的一種防范措施，可不經(jīng)延時(shí)和選相瞬時(shí)跳開(kāi)斷路器三相，有效降低對(duì)系統(tǒng)的影響。

目前500kV線路保護(hù)大多已取消溝通三跳壓板及操作箱溝通三跳回路，通過(guò)斷路器保護(hù)內(nèi)部邏輯判斷實(shí)現(xiàn)溝通三跳功能，任何故障線路保護(hù)動(dòng)作后均由斷路器保護(hù)邏輯判斷是否滿(mǎn)足溝通三跳條件，若滿(mǎn)足則由斷路器保護(hù)發(fā)出三相跳閘命令。

不同廠家斷路器保護(hù)溝通三跳的回路和邏輯設(shè)計(jì)存在一定差異，本文選取一例斷路器保護(hù)未正確溝通三跳的案例進(jìn)行分析，并總結(jié)常見(jiàn)500kV斷路器保護(hù)溝通三跳的邏輯，給出一些思考和建議供運(yùn)維檢修人員參考。

1 故障概況

某日，某3/2斷路器接線變電站站內(nèi)500kV線路發(fā)生單相故障，在相應(yīng)串內(nèi)中斷路器保護(hù)停用重合閘方式下中斷路器保護(hù)未溝通三跳，三相失靈瞬跳也未動(dòng)作，2.5s后由斷路器三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)三相，與運(yùn)行要求不符。

1.1 保護(hù)邏輯說(shuō)明

某公司CSC—121A（V1.07D）斷路器保護(hù)在停用重合閘功能時(shí)，斷路器保護(hù)既重合閘放電又溝通三跳。斷路器保護(hù)溝通三跳和失靈瞬跳本斷路器三相的邏輯分別如圖1和圖2所示。此外，按華東網(wǎng)調(diào)反措要求該版本斷路器保護(hù)為防止外部啟動(dòng)失靈觸頭抖動(dòng)造成斷路器保護(hù)誤動(dòng)，線路保護(hù)跳閘先開(kāi)入大功率重動(dòng)繼電器，再經(jīng)重動(dòng)繼電器觸點(diǎn)開(kāi)入斷路器保護(hù)。

圖1 CSC—121A斷路器保護(hù)溝通三跳邏輯

圖2 CSC—121A斷路器失靈瞬跳本斷路器三相邏輯

由圖1可知，在溝通三跳狀態(tài)時(shí)收到單相或多相跳閘命令，任一相故障電流大于0.1In，且零序或負(fù)序電流大于零序啟動(dòng)電流定值時(shí)，斷路器保護(hù)發(fā)溝通三跳令，瞬時(shí)三跳本斷路器。由圖2可知，失靈保護(hù)啟動(dòng)后，收到單相跳閘命令，且相應(yīng)地該相電流大于失靈相電流定值，則瞬時(shí)重跳該相；滿(mǎn)足溝通三跳時(shí)，跳閘相電流大于失靈相電流定值，則瞬時(shí)重跳三相。外部跳閘命令收回或電流條件不滿(mǎn)足時(shí)，收回瞬時(shí)重跳命令。

1.2 錄波及保護(hù)動(dòng)作情況

中斷路器保護(hù)錄波波形如圖3所示，由圖3可見(jiàn)，A相故障電流共持續(xù)39ms，A相故障電流消失后，中斷路器保護(hù)才收到線路保護(hù)Ⅰ跳A開(kāi)入信號(hào)，A相電流消失到保護(hù)收到Ⅰ跳A啟動(dòng)失靈開(kāi)入的時(shí)間差為3.3ms。本次故障時(shí)，線路保護(hù)動(dòng)作、故障切除、斷路器保護(hù)收到失靈開(kāi)入時(shí)序如圖4所示。

圖3 中斷路器保護(hù)錄波波形

圖4 保護(hù)動(dòng)作時(shí)序圖

對(duì)于大功率繼電器的動(dòng)作延時(shí)，《線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)電纜直跳回路的要求如下：

1）對(duì)于可能導(dǎo)致多個(gè)斷路器同時(shí)跳閘的直跳開(kāi)入，應(yīng)采取措施防止直跳開(kāi)入的保護(hù)誤動(dòng)作。例如在開(kāi)入回路中裝設(shè)大功率抗干擾繼電器，或者采取軟件防誤措施。

2）大功率抗干擾繼電器的啟動(dòng)功率應(yīng)大于5W，動(dòng)作電壓在額定直流電源電壓的55%～70%范圍內(nèi)，額定直流電源電壓下動(dòng)作時(shí)間為10～35ms，應(yīng)具有抗220V工頻電壓干擾的能力。

由圖4可見(jiàn)，斷路器保護(hù)收到失靈開(kāi)入到線路保護(hù)跳閘A相出口大約經(jīng)歷20～24ms延時(shí)，滿(mǎn)足大功率繼電器的動(dòng)作要求。

2 原因分析

本次故障中，雖然大功率繼電器動(dòng)作時(shí)間滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求，但受大功率重動(dòng)繼電器動(dòng)作時(shí)間影響，中斷路器保護(hù)收到故障相啟動(dòng)失靈開(kāi)入時(shí)，故障相故障電流已由線路保護(hù)切除，電流開(kāi)放條件不滿(mǎn)足，所以中斷路器溝通三跳及失靈瞬跳均未動(dòng)作，斷路器保護(hù)未三跳出口，符合該版本斷路器保護(hù)動(dòng)作邏輯，但該保護(hù)動(dòng)作行為可能造成事故擴(kuò)大。

在該廠家其他版本的斷路器保護(hù)中，溝通三跳和瞬時(shí)跟跳邏輯得到了優(yōu)化。在以下情況之一，保護(hù)進(jìn)入溝通三跳狀態(tài)：①三相重合方式；②重合閘“充電”未滿(mǎn)（不包括禁止重合閘方式）。

在溝通三跳狀態(tài)時(shí)收到單相或多相跳閘命令，只要求“任一相故障電流大于0.06In或零序電流、負(fù)序電流大于零序啟動(dòng)電流定值時(shí)”，就可以三跳本斷路器；對(duì)于瞬跳邏輯，只需要“任一相電流大于失靈相電流定值，或者零序電流大于失靈保護(hù)零序電流定值或負(fù)序電流大于失靈保護(hù)負(fù)序電流定值”。在新的邏輯下，可以有效避免由于跳閘開(kāi)入時(shí)故障相電流已經(jīng)切除導(dǎo)致的溝通三跳或瞬時(shí)跟跳三相未動(dòng)作的情況發(fā)生。

3 結(jié)論

溝通三跳在不同廠家斷路器保護(hù)中的實(shí)現(xiàn)邏輯略有不同，表1為不同廠家500kV斷路器保護(hù)溝通三跳邏輯對(duì)比。

目前江蘇電網(wǎng)現(xiàn)有500kV輸電線路重合閘要求中斷路器保護(hù)“停用重合閘”，而在某些斷路器保護(hù)的邏輯中（CSC121早期版本、ABB），其溝通三跳出口需要同時(shí)滿(mǎn)足有跳閘開(kāi)入且開(kāi)入相電流大于失靈電流定值。這樣在線路單相故障時(shí)，對(duì)于跳閘開(kāi)入經(jīng)大功率繼電器接入斷路器保護(hù)的情況，由于大功率繼電器存在延時(shí)，中斷路器保護(hù)有可能無(wú)法溝通三跳快速跳開(kāi)斷路器三相，可能導(dǎo)致事故進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)現(xiàn)有特高壓交流和直流輸電系統(tǒng)造成不利影響。

表1 不同廠家500kV斷路器保護(hù)溝通三跳邏輯對(duì)比

對(duì)于檢修人員，在現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)工作中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)失靈啟動(dòng)經(jīng)大功率繼電器開(kāi)入的斷路器保護(hù)溝通三跳功能的驗(yàn)證，并通過(guò)整組實(shí)驗(yàn)的方式，確認(rèn)故障情況下中斷路器保護(hù)溝通三跳能否正確動(dòng)作，確保線路發(fā)生故障時(shí)中斷路器能夠直接溝通三跳跳開(kāi)斷路器三相。

溝通三跳在500kV斷路器保護(hù)中有著廣泛的應(yīng)用，但不同廠家對(duì)于該功能的回路和邏輯設(shè)計(jì)存在一定差異，且不同廠家的保護(hù)裝置在相互配合過(guò)程中存在不確定性，現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)檢修人員應(yīng)加深對(duì)不同廠家溝通三跳邏輯的理解和學(xué)習(xí)，關(guān)注可能影響保護(hù)繼電保護(hù)動(dòng)作“四性”的情況，及時(shí)消除相關(guān)隱患，確保500kV電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本文編自2021年第8期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“500kV斷路器保護(hù)未正確溝通三跳分析”，作者為馬越、朱茂森。