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断路器失灵保护存在的问题分析及改进

时间:2011-06-29 08:41 来源:未知

 珠海发电厂第一期工程为2台700MW燃煤机组。日本三菱公司为总承包商,美国雷神公司为电气部分的分包商,负责电气设备的供货、设计和安装调试。220kV系统共有11回开关间隔,6回出线间隔。每回220kV线路配置了2套南京自动化设备厂生产的CSL101A,CSL102A型微机保护装置。断路器失灵保护采用GECALSTHOM公司设备。由于雷神公司对我国线路保护的设计不理解,设计的线路断路器失灵保护不能与线路保护正确配合,如线路保护和断路器失灵保护都配置了失灵电流启动元件(重复设置);断路器失灵保护的重跳回路设计不当,造成线路的重合闸装置不能重合等。线路开关在正常的停电操作过程中发生了线路断路器失灵保护误动作现象。2000年2月9日,海三乙线路C相瞬时性故障,线路保护动作跳开C相,由于启动了线路断路器失灵保护的重跳继电器,跳开了海三乙线路三相开关,重合闸装置不起作用。2000年12月3日,海屏甲线路停电检修,正常操作断开线路开关,又启动了海屏甲线路断路器失灵保护。
  
  1 断路器失灵保护设计特点
  
  线路断路器失灵保护原理接线如图1所示,CSL101A和CSL102A分别为线路第1套保护和第2套保护的跳闸接点,LJa,LJb,LJc为线路保护三相电流检测继电器接点,3I0为线路零序保护跳闸接点,RADSS为220kV母线差动保护接点。上述保护接点闭合启动断路器失灵保护的电流检测继电器50BF,50BF接点闭合启动时间继电器62BF、重跳继电器50BF-RT和继电器86BF。



  线路断路器失灵保护设计上有如下特点:
  
  a.线路和母线任何保护动作均启动断路器失灵保护的电流检测继电器50BF,但继电器50BF是否启动,还需检测断路器是否有电流流通,如果断路器已断开,无电流流通,电流继电器50BF不会启动。
  
  b.电流检测继电器50BF与保护接点串联,只有保护动作后才将电流检测继电器50BF的控制电源接通,防止在线路的正常运行时电流检测继电器50BF启动而误启动断路器失灵保护。
  
  c.只有电流检测继电器50BF动作后,失灵时间继电器62BF才开始计时;当继电器50BF和失灵时间继电器62BF都动作后,才启动跳闸继电器,跳Ⅰ母或/和Ⅱ母上的断路器。
  
  d.失灵保护中设有重跳继电器50BFRT,当电流检测继电器50BF动作后,启动重跳继电器50BF-RT,重跳断路器一次,若断路器跳开了,回路中无电流,则电流检测继电器50BF返回,不动作,失灵时间继电器62BF也返回不计时,失灵保护不动作。这样可避免因二次回路问题造成断路器不跳闸的情况下误启动失灵保护。
  
  e.当失灵时间继电器62BF动作后,一方面去启动相应的跳闸继电器跳开其它开关,另一方面,启动继电器86BF断开本断路器跳闸回路的控制电源,防止断路器跳闸线圈长时间通电而烧坏。
 2 失灵保护设计存在的问题
  
  2.1失灵启动回路设计错误
  
  线路保护中有用于启动失灵保护的三相电流检测继电器LJa,LJb,LJc,它与保护跳闸信号串联启动失灵保护的时间继电器,再启动失灵跳闸出口继电器,即可构成一套完整的失灵保护。而雷神公司设计的线路断路器失灵保护有其独立的失灵电流检测继电器50BF(MCTI40型)。这是由于设计时未理解已有线路保护的事实,将继电器LJa,LJb,LJc和零序电流继电器3I0当成是三相过电流保护和零序保护,在启动50BF时起作用。电流检测继电器LJa,LJb,LJc定值为0.2A,正常运行时电流继电器就会动作,按雷神公司设计,在线路正常运行情况下,将启动线路断路器失灵保护。
  
  2.2失灵重跳使线路重合闸功能失效
  
  如上所述,为防止因二次回路不正常造成断路器不跳闸而误启动失灵保护,扩大事故,失灵保护中设有重跳继电器50BF-RT。当50BF动作后,启动50BF-RT,进而启动线路断路器另一组跳闸回路,重跳断路器一次。若断路器跳开了,回路中无电流,则50BF复归,失灵时间继电器62BF也返回不计时,失灵保护不动作。
  
  当线路发生单相瞬时故障时,故障相保护动作跳单相,重合闸装置动作重合断路器。如图1所示,线路任何一相保护动作,在断路器断开之前,将启动对应相的50BF,从而启动50BF-RT,从而跳开三相断路器。因此,尽管线路只发生单相瞬时故障,但因为在重合闸装置动作之前,失灵重跳继电器50BF-RT动作将三相断路器跳开了,因此,线路重合闸装置不起作用。
  
  造成线路重合闸装置功能失效的原因是每相电流检测继电器50BF动作都启动失灵重跳继电器50BF-RT,而后者动作不是只跳故障相断路器,而是跳开三相断路器。
  
  2.3断路器手动跳闸回路设计错误



  图2为线路断路器失灵保护改造后的控制回路,去掉了线路保护中的三相电流检测继电器LJa,LJb,LJc和零序电流继电器3I0接点,而改接永跳继电器TJR和三跳继电器TJQ接点。断路器手动跳闸回路如图3所示,手动跳闸接点52CS一方面启动跳闸线圈TC跳断路器,另一方面又分别启动了TJR和TJQ。TJR和TJQ动作后启动失灵重跳继电器50BFRT和失灵时间继电器62BF(如图4)。
  



在线路断路器正常停运操作时,手动断开了断路器,电流检测继电器50BF不会启动,也不会启动失灵跳闸出口继电器,但50BFRT和62BF启动并出现相应报警,容易造成运行人员的误判断;此外,如图5所示,失灵保护的跳闸出口回路失去了62BF的闭锁条件,降低了失灵保护的可靠性。
  
  3 对失灵保护的改造
  
  3.1对失灵启动回路的修改
  
  雷神公司将LJa,LJb,LJc分别当成是线路过电流保护。事实上,线路保护中的电流检测继电器LJa,LJb,LJc与失灵保护回路中的电流检测继电器50BF的作用是相同的,都是检测线路是否存在电流,均用于失灵启动的电流判断元件。LJa,LJb,LJc接点不能作为保护信号启动50BF。如图2所示,修改后的失灵启动回路去掉了LJa,LJb,LJc接点,而增加了线路保护的永跳继电器TJR和三跳继电器TJQ接点。由于零序保护动作启动TJR和TJQ,因此,去掉零序保护3I0启动50BF的功能。