設計缺陷導致自動重合閘異常動作原因分析

王新偉，譚繼銳，劉文娟，從海洋

（1.國網內蒙古東部電力有限公司檢修分公司，內蒙古 通遼 028000；2.國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006）

設計缺陷導致自動重合閘異常動作原因分析

王新偉1，譚繼銳1，劉文娟2，從海洋2

（1.國網內蒙古東部電力有限公司檢修分公司，內蒙古 通遼 028000；2.國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006）

為查找一起保護裝置調試中發現的重合閘不正確動作原因，文中從現場保護裝置實際動作分析入手，發現重合閘回路設計中將三相的TWJ短接而導致重合閘閉鎖為直接原因，提出分相獨立引入TWJ開入量的整改措施，保證重合閘正確動作。

重合閘；設計缺陷；整改措施

在電力系統中，輸電線路特別是架空線路最容易發生故障，根據運行經驗統計，電力系統中80%的輸電線路故障為瞬時性故障，此時需要自動重合閘裝置準確動作以降低此類瞬時性故障的影響。

自動重合閘即當架空線路 （或母線）因故斷開后，被斷開的斷路器經預定短時延而自動合閘，如故障未消除，則由保護動作將斷路器再次斷開的操作，按其工作方式分為三相重合閘、單相重合閘和綜合重合閘。

輸電線路自動重合閘，主要用于恢復電力網的完整性，防止電力系統失去穩定性和避免電力系統發生大面積停電事故。故障發生時，自動重合閘裝置快速、有效的動作對電力系統的穩定運行起到至關重要的作用［1－2］。

本文根據某220 kV變電站一起繼電保護裝置調試工作中發現的斷路器重合閘異常動作問題進行分析，并提出整改措施。

1 故障情況

某220 kV變電站位于當地負荷中心，220 kV側為雙母線帶旁路母線接線型式，進線6回；66 kV側為雙母線接線型式，出線12回；2臺180 MVA主變壓器。220 kV每回線路按雙重化配置具有選線功能的全線速動保護。每套線路保護含重合閘功能，2套重合閘均采用一對一啟動和斷路器控制狀態與位置啟動方式，不采用2套重合閘相互啟動和相互閉鎖，重合閘可實現單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘和停用方式。220 kV旁路開關保護裝置單套配置，使用國電南京自動化股份有限公司PSL602G數字式線路保護裝置，操作箱為南瑞繼保CZX－12R2型裝置。

在對保護裝置調試過程中發現：重合閘把手置于 “單重”位置，當試驗儀加入故障量模擬A相單相故障時，保護裝置動作，動作于A相斷路器跳閘，隨后B、C相跳閘，發生斷路器三跳，A相重合閘未動作。而用相同的程序分別模擬B、C相短路故障時，保護均正確動作，斷路器動作正確跳閘，并重合成功，實現 “單跳單合”。

此次試驗，B、C相均可實現單相重合閘，A相重合閘出現動作異常情況。

2 原因分析

2.1 重合閘動作邏輯

大多數情況下，線路故障是暫時性的，當線路出現單相瞬時故障時，繼電保護裝置使斷路器跳閘，經過一定時間延時，重合閘裝置動作，使跳開相斷路器重新合上，實現 “單跳單合”，從而提高電力系統供電的可靠性。重合閘時間即從故障切除后到斷路器主斷口重新合上的時間，具體時間應根據系統條件、系統穩定的要求等因素選定。220 kV線路發生故障切除后的故障消弧及絕緣恢復時間制約的單相重合閘最短時間應不小于0.5 s。

少數情況屬于永久性故障，重合閘裝置動作后依靠保護裝置動作再次跳開斷路器而不再重合，避免多次重合對系統造成的沖擊［3］，待原因查明后，予以排除再送電。

若單相重合閘不成功，根據系統運行的需要，線路需轉入長期非全相運行時，應考慮長期出現的負序電流對發電機的影響及長期出現的負序和零序電流對繼電保護和通信線路的干擾。如電力系統不允許長期非全相運行，為防止斷路器一相斷開后，由于單相重合閘裝置拒絕合閘而造成長期非全相運行，應具有斷開三相的措施，即應具有非全相保護以跳開 B、 C相斷路器［4－5］， 不再進行重合。

2.2 A相單相故障動作情況分析

在模擬A相單相故障時，保護裝置動作，A相斷路器跳閘后，重合閘未動作，但隨后B、C相也跳閘，操作箱的2組TA、TB、TC燈均在熄滅狀態，通過觀察，分析在電力系統不允許長期非全相運行單相重合閘裝置時，單相重合閘裝置拒絕合閘而造成非全相運行，應實現B、C兩相跳閘，即斷路器本體的非全相保護動作，使B、C兩相斷路器跳開。

220 kV電壓分相操作的斷路器三相不一致保護動作時間一般為0.5～4.0 s可調，以躲開單相重合閘動作周期。通過核實現場的重合閘定值和斷路器本體的非全相保護的時間后發現，重合閘動作時間為0.5 s，可以保證重合閘動作的可靠性［6］，重合閘的時間定值不存在問題，因此斷路器本體的非全相保護動作正確，此時必然存在閉鎖重合閘條件。

2.3 查找閉鎖重合閘的條件

通過查閱PSL602G數字式線路保護裝置說明書后發現，單相跳閘啟動重合閘有2個說明［7］：

a.如果出現兩相及以上的TWJ開入或兩相及以上的跳閘命令，將閉鎖單重啟動重合閘。

b.保護單跳啟動重合閘的條件為保護發單相跳閘信號；跳閘相無電流且無跳令；不滿足三相啟動條件；重合閘處于單重或綜重方式。

通過說明b可以得出，如果單相跳閘后出現兩相及以上的TWJ開入將閉鎖重合閘，此時查找問題的重點在于是否在A相跳閘后出現了兩相及以上的TWJ開入。

退出斷路器本體的非全相保護后，再次模擬A相單相故障，A相斷路器跳閘，此時B、C相斷路器并未跳閘，查看保護裝置的開入量信息發現：TWJA＝1； TWJB＝1； TWJC＝1。

當A相跳閘后，TWJA＝1為正確，但此時TWJB＝1、TWJC＝1與實際不符，這一情況恰恰滿足閉鎖單相重合閘的說明b，即單相跳閘后出現兩相及以上的TWJ開入將閉鎖重合閘，導致出現A相斷路器動作后不重合的問題。

圖紙的開關量輸入部分和現場的接線情況，如圖1、圖2所示。

圖1 圖紙開關量輸入部分

圖2 端子排接線圖

由圖1、圖2可以看出：1D63、1D64、1D65端子存在短接狀態，導致當A相跳閘后存在3個TWJ開入的情況，從而滿足了閉鎖單相重合閘的條件b，可知圖紙設計缺陷導致A相跳閘后不能重合。

3 改進措施

根據以上分析，針對A相跳閘后存在3個TWJ開入情況，現場將1D63、1D64、1D65端子間短接線拆除，重新引入實際的TWJB、TWJC，使三相TWJ開入互相獨立，端子排接線形成對應關系，如表1所示。

表1 端子排接線對應關系

由表1可見，重新引入TWJB和TWJC，當發生單相故障時，保證三相TWJ開入互相獨立，可以客觀反映故障情況，保證重合閘裝置正確動作。如上改進方法簡單、明晰，改造費用低，效果顯著。

出現此類缺陷的主要原因是圖紙設計有誤，設計工作是工程建設的關鍵環節，圖紙的質量直接影響著工程質量，一旦發生事故將造成巨大的經濟損失，甚至產生政治影響。為避免類似事件的發生，一方面要求設計人員努力提高專業素質，更重要的是設計人員要端正態度，正視電力建設的重要地位。努力提高設計水平，深入了解設備性能，加強同廠家、施工方及調試方的溝通，避免設計缺陷，保證工程質量。

一項優質工程是多方協作的成果，參建各方應該互相配合、互相監督。施工人員在施工過程中應對可能存在的問題加以重視，如有疑問，應積極與監理、設計等溝通，及時解決問題。

變電站調試工作是工程投運前最后一道關口，調試任務繁重，尤其是220 kV及以上工程，調試人員應對調試工作保持嚴謹和細致的態度，為運行安全把好最后一道關。

4 結束語

此次單相重合閘異常動作的直接原因為重合閘回路設計缺陷，如果此時旁路開關代送的某條線路發生A相故障，則會導致A相故障后斷路器跳閘不能重合，造成巨大的經濟損失，產生嚴重影響。電力工程建設是一項多方配合的系統工程，對國民經濟發展具有重要意義，在工程建設中參建各方應密切配合，通力合作，每個環節出現疏漏都會對整個工程造成影響。

a. 要求設計人員應加強自身素質，提高專業水平，詳細了解設備特點，與設備廠家加強溝通，如有必要應及時召開設計聯系會，各方密切合作，保證工程質量。工程建設過程中必須嚴把設計關，從源頭上杜絕此類安全隱患。

b. 提高施工人員專業素質，對施工圖紙要深入了解，在施工中對設計有誤的圖紙有一定的校審能力。施工中如有疑問，及時與設計人員溝通。

c. 驗收調試環節，應細致全面。尤其是220 kV及以上的變電站，由于三相斷路器的分相操作的特殊性，要求保護帶斷路器傳動的過程中，應三相斷路器逐相驗證，不能 “以偏概全”。

［1］ 電力系統安全自動裝置設計技術規定：DL／T 5147—2001［S］.

［2］ 劉 洋，林 莘.SF6斷路器重合閘后開斷瞬態恢復電壓的研究 ［J］.東北電力技術， 2015， 36 （3）： 1－6.

［3］ 邵寶珠，姜 偉，宋 丹.同塔雙回線優化重合閘與保護配合方式的研究 ［J］.東北電力技術，2009，30（11）：7－10，17.

［4］ 繼電保護和安全自動裝置技術規程：GB／T 14285—2006［S］.

［5］ 唐建輝，黃紅荔.電力系統自動裝置 ［M］.北京：中國電力出版社， 2005： 126－127， 138－140.

［6］ 劉樹森.地區電網穩定性分析 ［J］.東北電力技術，2006，27 （4）： 46－52.

［7］ PSL602—技術說明書 ［Z］.南京：國電南京自動化股份有限公司，2015：87－95.

Analysis on Cause of Automatic Reclosing Caused by Design Defects

WANG Xinwei1， TAN Jirui1， LIUWenjuan2， CONG Haiyang2

（1.State Grid East Inner Mongolia Co.， Ltd.， Maintenance Brach， Tongliao， Mongolia 028000， China；2.State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang， Liaoning 110006， China）

To find out the reason of incorrectingmotion occurring in protective devices debug of reclosing device， the thesismakes an analysis of practical action process phenomenon in the field of protective devices.It finds out that the direct reason for the incorrectmotion of reclosing device is reclosing locked.Resulted by shorting three-phase TWJ in circuit design of reclosing device，it puts forwards the rectification measure of exporting TWJ input by separation and independence ensuring.It correctsmotion of reclosing device.

reclosing device； design flaws； rectificationmeasure

TM762.2

A

1004－7913（2017）11－0054－03

王新偉 （1986），男，碩士，工程師，主要從事繼電保護工作。

2017－08－30）