110kV備自投與線路重合閘配合異常事件分析

范軍華，呂 彪，蘇樹桐，江偉奇

（廣東電網有限責任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000)

近年來，隨著對供電可靠性要求的提高，越來越多變電站配置了備自投裝置。備自投裝置是當工作電源因故障斷開后，能迅速地投入備用電源，保證用戶連續供電的設備。而線路自動重合閘裝置是將因故障跳開后的斷路器，自動重合的一種自動裝置。兩者間通過密切配合，可以極大提高供電可靠性。經驗表明，架空線路絕大多數的故障都是瞬時性的，瞬時故障率超過80%，瞬時性故障一般順序如下：保護動作跳斷路器→熄弧→故障消失→保護重合斷路器→供電恢復，這種情況下，備自投裝置不會動作。而當遇到永久性故障，斷路器重合失敗或者不重合時，備自投裝置就會動作合上備用電源。如果線路重合閘與備自投裝置配合不當時，將無法達到預期效果。本文以110kV備自投與線路重合閘配合異常事件為例，淺談線路保護重合閘與備自投配合的問題。

1 異常事件簡述

2019年2月17日23:45:02.646，虎山變#1、#2主變相繼跳閘，110kV河谷變主供線路失電。23:45:02.513，備自投動作，跳開中谷線105開關，合上九河線106開關，隨后，中谷線保護裝置“重合閘”又動作將中谷線105開關，導致合環運行。動作前后運行方式變化如圖1、圖2所示。

2 異常動作事件原因分析

110kV備自投裝置及保護裝置動作行為分析，裝置主要定值如表1所示。

圖1 備自投動作前河谷變方式

圖2 備自投動作后河谷變方式

表1 110kV備自投裝置主要定值 s

河谷變備自投裝置型號為長園深瑞ISA-358GE，使用進線備投功能，2016年8月投運，中谷線105接入裝置1DL，九河線106接入裝置2DL。跳中谷線時間定值為3s，合九河線時間定值為1s。

河谷變110kV中谷線保護裝置型號為PRS-753D，2016年8月投運。重合閘時間定值為1.5s。

103開關因故障跳開，河谷變滿足母線失壓小于30V滿足失壓、進線無流、備供線路有壓條件。23:45:02.513，備自投裝置啟動，3s后備自投保護“跳1DL動作”跳開中谷線105開關；1.001s（23:45:05.614）后備自投保護“合2DL動作”合上九河線106開關。備自投動作時間符合定值要求，動作正確。

23:45:06.276，也即中谷線105開關跳開1.5s后，中谷線保護裝置“重合閘”動作合上中谷線105開關。該事件中，備自投保護動作跳中谷線后，沒有閉鎖中谷線保護裝置重合閘，線路保護在備自投跳開105開關后判開關偷跳啟動重合閘。1.5s后重合閘動作將中谷線105開關合上。

正常情況下備自投動作應該閉鎖線路保護重合閘，為什么該事件中重合閘卻動作了呢？繼保人員檢查線路保護裝置，發現沒有相關閉鎖重合閘開入事件。于是，現場檢查閉鎖回路，發現備自投保護屏上“4LP9備自投閉鎖中谷線105重合閘”連接片存在松動虛接現象，導致閉鎖重合閘命令無法出口至線路保護裝置。如圖3所示。

圖3 壓板虛接現象

2.1 備自投裝置與線路重合閘動作原理

2.1.1 備自投動作原理

如圖4所示，備自投完成充電后，當滿足啟動條件：母聯運行情況下，兩段母線均滿足三相電壓＜Uwy；母聯檢修情況下，任一運行母線滿足三相電壓＜Uwy；所有主供單元均滿足無流條件，裝置啟動跳主供線路，并確認主供開關在分位后，合備投線路，如果合于故障（備投元件的任一相電流大于加速電流定值），加速跳閘，備投失敗。合備投線路后，在Th時間內失壓母線電壓恢復，備投成功。

圖4 備自投動作原理

2.1.2 重合閘動作原理

電力系統重合閘功能主要集成在線路保護裝置中，當斷路器跳閘后能夠自動將斷路器重新合閘，迅速恢復正常送電，提高供電可靠性。110kV及以下電壓等級的斷路器都是三相聯動操作機構，三相斷路器的傳動機構在機械上是連在一起的，所以一般采用三相重合閘方式，該方式的動作過程是：線路上發生的任何故障跳三相，重合三相，如果重合成功繼續運行，如果重合于永久性故障再跳三相。其重合閘的起動方式有下述2種：

位置不對應起動方式。如果保護裝置檢測到跳閘位置繼電器閉合（TWJ=1），說明斷路器現處于分位狀態。但是，控制開關KKJ在合后狀態，說明原先斷路器是處于合位的。如果這兩個位置不對應，啟動重合閘的方式稱作位置不對應啟動方式。用不對應方式啟動重合閘后，既可在線路上發生短路，保護將斷路器跳開后啟動重合閘，也可以在斷路器“偷跳”以后啟動重合閘（“偷跳”是指系統中沒有發生過短路，也不是手動跳閘，而是由于某種原因，例如工作人員不小心誤碰了斷路器的操作機構、保護裝置的出口繼電器接點由于撞擊震動而閉合、斷路器的操作機構失靈等原因造成的斷路器跳閘）。由于，發生“偷跳”時，保護沒有發出過動作命令，必須靠不對應起動方式對重合閘來進行補救。

保護起動方式。斷路器跳閘絕大多數的情況都是保護動作發出的，因此重合閘可由保護來啟動。當本保護裝置發出單相跳閘命令且檢查到該相線路無電流（一般稱作單跳固定繼電器動作），或本保護裝置發出三相跳閘命令且三相線路均無電流（一般稱作三跳固定繼電器動作）時啟動重合閘。

該事件中，由于線路保護未動作，不是保護啟動，而是靠不對應來啟動重合閘，將備投切開的主供線路合上。所以是位置不對應啟動重合閘。

2.2 備自投裝置與線路重合閘的配合

備自投與線路保護重合閘主要依靠動作時間和二次回路接線相互配合。

2.2.1 時間配合

進線備自投跳閘時間應為本級線路電源側后備保護動作時間與線路重合閘時間之和，一般可按照躲電源線路Ⅱ段動作時間與重合閘時間、重合后加速之和，并考慮一定的裕度：

式中：T′2按電源線路保護II段考慮；Tch為重合閘動作時間；Tjs為線路后加速保護動作時間。

這樣，保證線路重合閘先動作，重合不成功加速跳閘后，備自投方可動作。

2.2.2 二次回路接線構成

典型二次回路接線采用備自投動作閉鎖線路保護重合閘方式。具體回路構成標準化設計為：備自投動作接點串聯閉鎖線路重合閘壓板，開入線路保護裝置。當備自投動作，同時壓板投入時，線路保護裝置檢測到有閉鎖重合閘開入，對重合閘放電，從而實現對保護裝置的重合閘閉鎖功能。該事件中，正是由于閉鎖線路重合閘壓板接觸不良，雖然備自投動作接點接通，但保護裝置仍無法檢測到閉鎖開入，導致線路保護裝置認為主供電源開關偷跳，啟動重合閘將備自投切開的主供電源合上，引起合環。

3 運維注意事項

二次檢修人員應嚴格執行相關作業標準，開展定檢工作，定檢應對開入開出的回路進行檢查。

加強現場運行維護，按照運維策略執行相關壓板核查內容，同時應該在典型操作票中加入壓板投完后，檢查壓板位置的步驟，以防止虛接等情況。

嚴把驗收環節，提高驗收質量，驗收過程中尤其注意裝置間的關聯回路，確保投運后設備安全穩定運行。

4 結束語

隨著經濟發展，人們對供電可靠性要求越來越高，對于具有雙回電源線路的110kV變電站都會配有備自投裝置與線路重合閘，兩者主要通過動作時間及相互間接線保證其配合，所以，不僅要保證線路保護裝置與備自投裝置之間的接線設計正確性，還要加強運行及維護，保證其有效配合。