500 kV開關(guān)防跳繼電器返回異常問題分析

錢李孟楊

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

0 引言

2022年5月13日，某變電站500 kV第五串高抗5151開關(guān)、500 kV第五串聯(lián)絡(luò)5152開關(guān)（見圖1）防拒動特維工作。5151、5152開關(guān)均使用本體防跳功能，開展防跳功能檢查時，發(fā)現(xiàn)5151、5152開關(guān)本體防跳功能正常，但防跳繼電器動作后不能返回。

圖1 53小室5151、5152開關(guān)接線示意圖

通過在53小室5151、5152開關(guān)保護屏模擬開關(guān)合閘命令持續(xù)保持、同時開出分閘命令的方式進行本體防跳功能檢查驗證。作業(yè)過程發(fā)現(xiàn)5151開關(guān)防跳功能正確動作、防跳繼電器不能正確返回；5152開關(guān)防跳功能正確動作、防跳繼電器不能正確返回。現(xiàn)場檢查，5151開關(guān)防跳功能正確動作，防跳繼電器未能返回，其靠公共端側(cè)電壓為-111V（三相），靠R1電阻側(cè)電壓為-94 V（三相），即其兩端壓差為17 V。5152開關(guān)防跳功能正確動作，防跳繼電器未能返回，其靠公共端側(cè)電壓為-111.5 V（三相），靠R1電阻側(cè)電壓為-94.5V左右（三相），即此時防跳繼電器兩端壓差為17V。

1 防跳功能原理分析

《500 kV變電站二次接線標準》（Q/CSG1201016-2017）規(guī)定保護裝置和斷路器上的防跳回路應(yīng)且只應(yīng)使用其中一套，優(yōu)先使用斷路器機構(gòu)防跳。《南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施2014版》規(guī)定多個出口繼電器可能同時跳閘時，宜由防止跳躍繼電器TBJ實現(xiàn)自保持，防跳繼電器應(yīng)為快速動作的繼電器，其動作電流小于跳閘電流的50%，線圈壓降小于額定值的10%；并且每個斷路器應(yīng)且只應(yīng)使用一套防跳回路，宜采用開關(guān)本體防跳。

防跳回路是二次操作回路中用于防止斷路器反復(fù)跳躍的回路[1-3]。當操作回路中合閘回路出現(xiàn)了故障（即合閘接點發(fā)生粘黏等），若此時斷路器所在一次回路出現(xiàn)故障從而保護動作跳閘，但因合閘脈沖一直存在，斷路器又會被合上，如此反復(fù)，使斷路器不停地分合。為了防止斷路器這種反復(fù)分合情況的發(fā)生，在二次操作回路中設(shè)置了防跳回路，其基本原理是當合閘脈沖一直存在時，斷路器分閘后，合閘回路能被其斷開，使斷路器在持續(xù)的合閘脈沖消失前不能再次被合閘。

斷開合閘回路的方式通常有兩種，在保護的操作回路中斷開，或在斷路器機構(gòu)的二次操作回路中斷開[4-6]。當防跳功能啟用時，在保護的操作回路中斷開合閘回路，叫保護防跳；在斷路器機構(gòu)的二次操作回路中斷開合閘回路，叫機構(gòu)防跳。

1.1 防跳繼電器動作特性檢查

5月13日下午，通過逐漸升壓至繼電器動作，隨后逐漸降壓使繼電器返回的方式開展5151、5152開關(guān)防跳繼電器試驗。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，5151、5152開關(guān)防跳繼電器動作電壓、返回電壓差異不大。相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 5151、5152開關(guān)防跳繼電器試驗數(shù)據(jù)V

本次分析52Y繼電器動作特性：使用繼電保護測試儀在52Y繼電器兩端加入50 V電壓，繼電器吸合，并測量其常開接點全部閉合，常閉接點全部打開，繼電器正確動作。考慮5151、5152開關(guān)防跳繼電器動作后未返回狀態(tài)下兩端有17 V左右壓差，繼電器動作后立即將繼電保護測試儀輸出電壓直接降至17 V，52Y繼電器保持吸合狀態(tài)（未返回），測量其常開接點全部閉合，常閉接點全部打開。隨后，將52Y繼電器兩端電壓逐漸降低，降至13 V左右時，繼電器復(fù)歸。反復(fù)試驗多次，52Y繼電器在10-17 V區(qū)間時能返回。考慮同型號繼電器存在一定差異性，對5151、5152開關(guān)進行相同方法的試驗，發(fā)現(xiàn)將電壓直接降至17 V時，5151、5152三相的52Y繼電器均不返回。

綜上所述，在現(xiàn)場模擬防跳回路功能檢驗時，5151、5152開關(guān)52Y防跳繼電器動作后其兩端壓差保持為17 V左右，且結(jié)合繼電器動作特性試驗，該電壓水平下繼電器不能返回。

1.2 開關(guān)防跳回路電阻分壓情況分析

5151開關(guān)使用本體防跳功能，其接線示意圖如圖2所示。

圖2 5151開關(guān)使用本體防跳功能接線示意圖

根據(jù)上圖所示回路情況，得出該回路等效電路圖如圖3所示。

圖3 等效電路圖

已知整個回路正端電壓為+110 V，負端電壓為-110 V，則回路中跳位監(jiān)視回路等效電阻R、R1、防跳繼電器52Y電阻R2共分220 V電壓。根據(jù)歐姆定律，串聯(lián)電阻分壓值與其電阻值成正比，即電阻值越大分得的電壓越高。設(shè)回路總電阻，則可得出該回路的分壓情況：

2 開關(guān)防跳回路檢查分析

2.1 5151開關(guān)防跳回路檢查分析

1）分壓情況計算分析

以A相為例，斷開5151開關(guān)兩路控制電源，分段測量回路中各元件電阻值，測得跳位監(jiān)視回路電阻R為14.7 kΩ，R1電阻2.0 kΩ，52Y繼電器電阻R2為1.4 kΩ。計算得出電壓分布理論值如表2所示。

表2 電壓分布理論值

根據(jù)理論計算，得出回路中各點電壓如表3所示。

無論是商品鱗莖還是試管鱗莖，在5 ℃貯藏的各個時期GA3含量均比25 ℃貯藏的要高，上升速度要快，并且在20th d都有1個高峰的出現(xiàn)；無論是5 ℃貯藏還是25 ℃貯藏，商品鱗莖比試管鱗莖GA3含量上升幅度均要大，說明在同樣的貯藏條件下，商品鱗莖較試管鱗莖更易解除休眠。

表3 回路中各點電壓V

2）回路電壓實際測量情況分析

以A相為例，合上5151開關(guān)兩路控制電源，4Q1D3為正電公共端，6D為負電公共端。在開關(guān)分閘情況下，不給合閘命令，操作箱側(cè)跳位監(jiān)視回路4C1D14端子至7 A端子接通，此時手動使防跳繼電器52Y勵磁，其常開輔助接點13/14閉合，R1電阻串入回路。此時回路中電位分布為：4C1D14端子-68 V，52Y繼電器a端-94 V，b端-111 V，52Y繼電器壓差為17 V，見表4。該壓差能讓52Y繼電器保持吸合狀態(tài)，故52Y繼電器正常復(fù)歸。

表4 回路電壓測量點對比V

5151開關(guān)防跳回路各點電位實測值與理論分析計算值基本一致。

2.2 5152開關(guān)防跳回路檢查分析情況

1）分壓情況計算分析

以A相為例，斷開5152開關(guān)兩路控制電源，分段測量回路中各元件電阻值，測得跳位監(jiān)視回路電阻R為14.9 kΩ，R1電阻2.0 kΩ，52Y繼電器電阻R2為1.4 kΩ。根據(jù)上述電壓分布情況計算原理，計算得出電壓分布理論值（見表5）。

表5 電壓分布理論值

根據(jù)理論計算，得出回路中各點的壓降（見表6）。

表6 回路中各點的壓降V

2）回路電壓實際測量情況分析

以A相為例，合上5152開關(guān)兩路控制電源，4Q1D3為正電公共端，6D為負電公共端。在開關(guān)分閘情況下，不給合閘命令，操作箱側(cè)跳位監(jiān)視回路4C1D14端子至7 A端子接通，此時手動使防跳繼電器52Y勵磁，其常開輔助接點13/14閉合，R1電阻串入回路。此時回路中電位分布為：4C1D14端子-69 V，52Y繼電器a端-94 V，b端-111 V，52Y繼電器壓差為17 V，該壓差能讓52Y繼電器保持吸合狀態(tài)（見表7）。

表7 回路電壓測量點對比V

5152開關(guān)防跳回路各點電位實測值與理論分析計算值基本一致。

2.3 防跳繼電器不能返回的風(fēng)險

防跳繼電器不能返回的風(fēng)險電路圖如圖4所示，本體52Y防跳繼電器動作后不返回，61/62接點將持續(xù)斷開，81/82接點將持續(xù)斷開，13/14接點將持續(xù)閉合，防跳回路持續(xù)導(dǎo)通，合閘回路一直被斷開。若此時有合閘命令開關(guān)將無法合閘。

圖4 防跳繼電器不能返回的風(fēng)險電路圖

4 結(jié)語

該站5151、5152開關(guān)（日本三菱氣動機構(gòu)開關(guān)）南瑞繼保CZX-22GN型操作箱跳位監(jiān)視回路電阻為14.9 kΩ左右，與本體防跳回路分壓配合不當，導(dǎo)致開關(guān)本體防跳繼電器動作后有約17 V壓差不能返回。主要存在以下2個問題：

1）三菱開關(guān)防跳繼電器動作特性異常：通過設(shè)定固定步長方式進行動作特性校驗時，其兩端電壓50 V左右時動作、35至40 V區(qū)間時返回。模擬繼電器動作后立即將其兩端電壓降至17 V，繼電器不能返回，逐步降低電壓至10至17 V區(qū)間時，繼電器返回。

2）南瑞繼保CZX-22GN型操作箱跳位監(jiān)視回路電阻與三菱開關(guān)本體防跳繼電器失配：5151、5152開關(guān)操作箱跳位監(jiān)視回路電阻約為14.9 kΩ（北京四方5131開關(guān)保護操作箱跳位監(jiān)視回路電阻約為25.2 kΩ），分壓較小導(dǎo)致其防跳繼電器兩端出現(xiàn)壓差且高于繼電器返回電壓導(dǎo)致不能返回。