摘要:本文针对试验后开关无法继续合闸且跳位灯不亮的问题对间隔机构防跳回路进行分析,提出改造措施,并对改造后的电网经济性进行分析,以期对今后研究高压开关控制、防跳回路提供参考。
1 故障现象
某220kV电站20kV开关机构采用上海富士电机开关设备,依据《继电保护反事故措施》要求取消了现场保护操作箱的防跳回路,仅采用了断路器的机构防跳。现场进行防跳回路试验时,发现间隔防跳功能可实现,但试验后开关无法继续合闸,且跳位灯不亮,保护装置报开关控制回路断线。
上海富士电机开关控制原理如图1所示。将远方/就地切换把手切换至就地位置,五防解锁后按下合闸按钮,103带正电,开关小车的试验位置辅助接点(S8)或开关小车的工作位置辅助接点(S9)至行程开关S4都为正电。由于开关初始状态为分闸,因此此时防跳继电器K1不启动,其常闭辅助接点2K1闭合,开关常闭辅助接点1S1闭合,由此合闸正电到达合闸线圈Y1,开关合闸成功。
合闸成功后,保持合闸按钮闭合,此时103仍为正电,正电通过小车工作(S9)或试验(S8)位置,由于开关由分至合,开关的常开辅助接点4S1闭合,防跳继电器K1带电,其常开辅助接点1K1闭合形成防跳回路的自保持,常闭辅助接点2K1断开切断合闸回路,避免开关反复分合实现防跳。
当保持合闸按钮粘豁将开关分开,开关常闭辅助接点2S1闭合,其常开辅助接点4S1断开,但防跳回路之前已通过其常开辅助接点1K1保持,因此开关防跳通过2S1连接跳位监视回路保持。由于防跳继电器K1是电压型继电器,自身电阻在20kΩ~30kΩ,而跳位监视继电器同样为电压型继电器,电阻约为15 kΩ,因此合闸按钮松开后,基于串联分压原理,跳位监视回路中大部分的电压将加在防跳继电器K1上(经测试防跳继电器的动作电压在25V左右)。由此可知,防跳继电器K1在防跳试验后将持续保持,串接在合闸回路中的常闭辅助接点2K1断开,开关将因合闸回路切断而无法合闸,同时因TWJ分压达不到励磁条件而致使保护装置跳位灯不亮。
2 改造措施
该问题的核心在于试验后防跳继电器K1通过跳位监视回路实现自保持,为此可将原串人合闸回路的防跳继电器K1常闭辅助接点2K1串接在跳位监视回路(如图2所示)中。在按下合闸按钮,启动防跳继电器K1的同时将切断通过跳位监视的保持回路;松开合闸按钮后,防跳继电器K1将失去保持回路而立即失磁,跳位监视回路通过合闸回路接通,此时不存在大的分压元件,TWJ能正常励磁,装置跳位灯将点亮,也能正常再次合闸。
3 经济性分析
开关正常运行时,在开关合闸回路合闸接点粘a情况下发生故障,合闸回路将因防跳回路而长期保持切断,以至于重合闸动作后因开关无法合闸而引起负荷损失。该220kV电站20kV部分共有馈线48条,以每条20kV馈线满载负荷电流为440A为模型进行核算,则每条20kV馈线在满载时的有功0. 98=14. 936MW。考虑到事故发生后从生产基地至变电站距离为50km~55km,综合考虑途中路况,抢修班组到达变电站时间在1~1. 5h,加之事故现场填写抢修单、安全交底及分析判断时间0. 5h,恢复送电最快将近1. 5h.为此可计算出20kV馈线损失电量W = 14. 936MW×1. 5h=22 404kW·h。若全为居民用电,则造成的经济损失为22 404kW·h×0. 68元/(kW·h)=15 234. 72元=1.523万元;若全为工业用电,则造成的经济损失为22 404kW·h×1. 0元//(kW·h)=22 404元=2. 240 4万元。由于单一间隔发生故障导致跳闸、重合闸的事件较为常见,因此单一间隔模型故障情况下的经济损失为1. 523万元。
对于另一种极端情况,即20kV某一条重负荷馈线(电容器)故障后,开关瞬时未跳开导致越级到主变造成主变低后备动作跳闸(假设站内2okV备自投未动作),主变(220kV主变容量为240MVA,功率因数cosψ为0. 98)满载时,单一模型故障情况(合闸接点粘豁)下,主变的有功为240MVAX 0. 98 = 235. 2MW= 235. 2×103 kW,电量损失为235. 2×103 kW×1. 5h= 352. 8×103 kW·h。若全为居民用电,则造成的经济损失为352.8 X103 kW·hX0.68元/(kW·h)=239. 904×103元=23. 990 4万元;若全为工业用电,则造成的经济损失为352. 8X 103 kW·hX1.0元/(kW·h)=352. 8×103元=35.28万元。
4 结束语
防跳回路改造后,在现场进行防跳逻辑试验,动作完全正确,并且能预防事故跳闸造成的经济损失,同时提高了站内二次回路的合理性及设备运行的可靠性。配有该类设备的厂站应对该类设备的逻辑和回路进行仔细核查,必要时作出相应整改。