220kV线路重合闸动作异常原因及措施

220kV线路重合闸动作异常原因及措施

林星

毕节供电局   贵州省毕节市   551700

摘要：随着电力系统的发展，用电负荷中心和发电中心往往不能在同一个地方。电力架空输电线路的故障大多数是瞬时性的,如雷电引起的绝缘子表面闪络,架空输电线路摇摆产生的短路等,在断路器跳开后电弧随机熄灭,断路器重合后故障消除,恢复正常供电。电力系统中采用重合闸可以大大提高架空输电线路的供电可靠性,减少因瞬时性短路故障导致架空输电线路的停电次数。

关键词：220kV线路；重合闸；动作异常

随着城市现代化建设以及城市空间、美观等要求，配电网部分线路采用电缆线路代替架空线路，因此配电线路存在架空线路、电缆线路以及架空线–电缆混合线路等多种形式。架空线路故障大多数为瞬时性故障，重合闸后可快速恢复正常运行；而电缆线路故障大部分为永久性故障，开放重合闸会对系统和电气设备造成二次冲击，甚至扩大故障范围，对于电缆线路需要闭锁重合闸。因此，架空线–电缆混合线路是否投入重合闸是一个矛盾。

1线路自适应重合闸策略

1.1配电混合线路重合闸策略

当配电线路故障时，安装于线缆连接处附近的FCI能够给出故障告警指示（一般为发光、翻牌），或将故障指示信息传输至配电自动化主站或控制终端。本文利用FCI的告警指示结果实现自适应故障区段重合闸。当混合线路发生故障时，若FCI未发出告警指示，表明故障位于架空线，则开放重合闸；若FCI发出告警指示，表明故障位于电缆，则闭锁重合闸。

图1不同类型的配电混合线路示意

若FCI1未发出告警指示，则故障位于架空线I段，开放重合闸；若FCI1发出告警指示、FCI2未发出告警指示，则故障位于电缆，闭锁重合闸；若FCI1、FCI2均发出告警指示，则故障位于架空线II段，开放重合闸。需要强调的是，本文方法只适用于辐射网状配电网，而对于环形配电网络将不再适用。在合环转供电期间也会影响FCI的动作，造成本文方法误判，应用时需注意。

1.2故障指示器的安装位置

FCI分为架空型和电缆型2种。架空型FCI安装位置灵活且可不停电装卸。而电缆型FCI受电力电缆结构的影响，常安装于电缆线绞合而成线束前的小段范围内，因此安装位置受限。此外，对于架空线–电缆混合线路，FCI安装在不同位置会影响对故障区段的判断[1]。1）以架空线靠近电源端型混合线路为例当k2处故障时，FCI不会发出告警信息，会将电缆故障误判为架空线故障，从而开放重合闸，对电气设备造成再次冲击，甚至造成电缆爆炸。因此，本文方法是将FCI安装在图1所示的架空线。2）配电系统网络结构复杂，常常含有多条馈线，并带有分支线路。

图2  FCI安装在电缆

2 220kV重合闸动作行为异常原因

试验线路电压等级220kV,全长22.1km,采用双分裂钢芯铝绞线2*JL/GIA 400/35,线路配置2套保护装置,A 套保护装置为PCS-931SA-G-R超高压输电线路成套保护装置,配套 CZX11G H2操作箱。B 套为 CSC-103A-G-R超高压输电线路成套保护装置,配套CSC 103操作箱。2套保护装置均投单相重合闸,单相重合闸时限为0.5s。A套保护装置均是发出重合闸闭锁命令,B套保护装置均是发出单相重合闸命令,两套保护装置的动作行为不一致。断路器和保护装置动作情况与预先设定的动作行为不相符。

2.1跳闸相顺序错误

故障录波装置内2211断路器A相位置和C相位置命名相反,12月11日进行2次人工接地短路试验后已经在故障录波装置进行更正,更正后对2211断路器进行单相跳闸重合试验,在故障录波上核对,断路器分相位置正确。12月12日进行的第3次C相人工接地短路试验,2211断路器分相动作顺序正确。

2.2单相跳闸失败

现场检查2211断路器在合位时KT2时间继电器一直处于常亮导通状态,导致2211断路器本体的三相不一致保护动作时限为0s,而单相重合闸的动作时限为0.5s,当2211断路器因C相故障跳开,在保护装置发出重合闸指令前断路器已经因三相不一致保护跳开A相和B相。12月11日将KT2时间继电器保护压板退出运行,现场用整组保护试验仪对2套保护装置分别进行单相重合试验,均能正确动作。12月12日进行第3次人工接地C相短路试验时,2211断路器再次三相跳闸三相重合。12月13日再次对三相不一致保护进行试验,将KT1时间继电器时间调至5s,对2套保护装置进行单相重合试验均正常。调至2s时,对于A套保护装置,有时可以实现单相跳闸单相重合,有时断路器三相跳闸不重合,闭锁重合闸由0置1,重合闸失效。

2.3B套保护装置缺少TWJ

CSC-103A-G-R保护装置有2个启动重合闸的回路,保护装置跳闸启动或者TWJ启动重合闸,B套保护装置采用保护启动重合闸方式,保护启动重合闸可以区分单相跳闸还是三相跳闸,但装置还将根据3个TWJ进一步判别,防止三相跳闸按单相重合处理

[2]。因B套保护装置未接入TWJA、TWJB、TWJC的开入量,当2211断路器处于分闸位置时,A套保护装置TWJa、TWJb、TWJc的开入量均为1,B套保护装置TWJa、TWJb、TWJc的开入量均为0,不能真实反映2211断路器的实际状态为三相跳闸,B套保护装置判断不出是单相跳闸还是三相跳闸,只能按照保护装置当时单相跳闸C相的指令发出C相单相重合的指令,而合闸回路中ZHJ重合闸重动继电器动作后有三对常开接点闭合并被分别送到A、B、C3个分相合闸回路,最终三相重合成功。而A套保护装置可以检测到TWJa、TWJb、TWJc,能判断出2211断路器三相均已跳闸,使得A套保护装置单相重合闸闭锁。

3处理措施

(1)对故障录波中断路器A相和C相位置的命名进行了更正。对故障录波装置参数设置和命名进行全面排查,对检查出的问题进行及时整改。(2)出线2211断路器的三相不一致保护用的时间继电器更换为经过国家电网有限公司检测合格的时间继电器[3]。并重新校准时间为2s,经现场进行单相跳闸试验,整改后的三相不一致回路计时正确,动作行为正确。排查全站设备所用的时间继电器是否在国家电网有限公司检测的不合格时间继电器名单中,对在运的不符合要求的时间继电器进行及时更换、检测[4]。(3)对于B套保护装置缺少TWJ问题,增加了B套保护CSC103A的分相跳闸位置TWJa、TWJb、TWJc开入。解决2211断路器在分位时B套保护装置无法监视开关实际位置及B套保护重合闸一直充电的问题。在2211开关机构的常闭开关辅助节点经电缆备用芯,ABC三相分别接入第二套保护的4CD8、4CD11、4CD14端子。

结束语：

在高压输电线路上采用重合闸,还可以提高电力系统并列运行的稳定性,进而提高输电线路的传输能力。对断路器本身原因或者继电保护误动引起的断路器跳闸,重合闸还可以及时纠正不正确的跳闸行为。因此除其他保护装置外部输入闭锁重合闸命令及断路器本身控制回路闭锁重合闸的情况外,断路器和保护装置重合闸的动作行为应当符合保护装置预先的设定。

参考文献：

[1]刘云. 220kV断路器重合闸异常动作行为分析[J]. 电气技术,2022,23(05):105-108.

[2]范军华,吕彪,苏树桐,江伟奇. 110 kV备自投与线路重合闸配合异常事件分析[J]. 农村电气化,2021,(06):25-27.

[3]王世祥,赖天德. 线路重合闸不动作原因分析及对策[J]. 电工技术,2021,(09):71-72+76.

[4]马越,胡鹤轩. 500 kV线路重合闸未动作案例分析[J]. 电工技术,2019,(19):102-103.