关于电力系统高压断路器防跳回路策略的研究
韦史净
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韦史净,. 关于电力系统高压断路器防跳回路策略的研究[J]. 电力研究,2021.12. DOI:10.12721/ccn.2021.157117.
摘要: 电力系统的正常运转,可以促进经济增长,推动电力公司长远发展,针对高压断路器,研究其防跳回路策略,一直是电力工作者非常重视的内容。怎样更好地进行回路设计作业,同时切实提高系统工作质量,在电力公司运营管理中,是一项重要的工作,对此,本文探析了有关的防跳回路策略,以供参考。
关键词: 断路器;防跳对策;电力系统;动作保护
DOI:10.12721/ccn.2021.157117
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引言:高压断路器的正常运转,与多个方面息息相关,如用电的可靠、系统运行的稳定,在具体工作中,怎样更好把控断路器运行质量,同时避免发生跳跃情况,是一项重要的研究内容。本文简单介绍了防跳回路策略,旨在为有关人员提供借鉴。

1  高压断路器跳跃情况带来的影响

当断路器合闸于故障线路,保护动作对断路器跳闸,若合闸脉冲来不及分开或粘连,断路器发生反复跳闸、合闸动作,短时间内多次切断故障电流的现象称为断路器跳跃。断路器跳跃现象对电力设备引发多种危害,如设备高压绝缘降低、设备被烧毁,对电力系统造成多次冲击甚至造成大面积停电事故,对电力系统正常运行构成威胁。导致断路器跳跃的因素较多,通常是以下两种故障,回路故障以及机械故障。回路故障一般表现是:元件没有接触好、电压偏小、有线圈短路情况。后者一般表现是:断路器内部存在较多杂质、顶杆掉落、合闸位置偏移。其中一种高压断路器外形如下图所示。

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图1 高压断路器

(1)高压绝缘降低。在断路器发生跳跃的情况下,可能会致使高压绝缘效果下降,引起的危害一般体现于下述几点:威胁工作人员的安全,影响电气设备的正常运转,降低供电的稳定性,危害群众的安全用电。

(2)设备短路烧毁。断路器发生跳跃现象,结合电气性能来看,常常会致使设备短路烧毁[1]。以变压器为例,当其处于正常工作状态时,若断路器常常发生跳闸情况,工作中发生短路,这在很大程度上,会危害到变压器的正常运转。严重时,还会引起变压器烧毁、爆炸等情况,这些严重危害到电力系统的正常运转。

(3)安全事故与损失。就电能介质来讲,因为它的性质较为独特,所以系统在工作中一旦发生故障情况,则可能会带来严重影响。断路器常常发生跳跃情况,会造成较大的电力事故,并会带来一定损失。一般表现为:发生了大范围停电现象,恢复所需时间较久,影响到电网运转的稳定。另外,也有碍于地方经济的健康发展。

2  防跳回路设计原理与策略研究

对于断路器防跳回路设置,通过合理应用与其有关的技术,可为系统的正常运行打下坚实基础,并且在运行可靠性方面,也起到了较大的作用。通常情况下,可供选用的回路设计策略较多,如保护设备防跳回路设置,本文将从以下方面进行探析,以供参考。

(1)电气并联防跳回路。为一种普遍的设计技术,具体设计作业中,采取并联回路的手段,从而达到防跳目的。在合闸中若发生故障情况,出口接点闭合,同时由继电器自保持,断开合闸回路,保证设备不多次合闸,起到防跳作用。具体实践中,因为机构箱一般装在户外,所以可能会导致电器元件被锈蚀,引起继电器稳定性下降,给其正常运转带来不良影响。并联防跳过程如下图2所示。并联式防跳,即防跳继电器KO的电压线圈并联在断路器的合闸回路上。假如一个持久的合闸命令存在时,即SK5-SK8接点粘连或合闸保持接点HJ未返回,继电器继续发出合闸命令。通过合闸整流桥输出,形成Y3—S2—S3—S1—KO1-KO2回路接通,断路器合闸,并联在合闸回路的辅助接点S3’闭合,启动防跳继电器KO,KO接点即由KO1-KO2位置切换到KO1-KO4位置,断开合闸回路并保持。若此时线路或设备故障,保护动作跳闸,但由于合闸回路已可靠断开,从而防止了开关跳跃。

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图2 并联防跳回路

(2)串联防跳回路设置。该技术设计运行过程是:当出现故障时合闸,继电动作,出口接点合上,开启电流线圈,并且设备跳闸[2]。将回路断开,通过常开触点让线圈接通且保持。这个时候,若接点难以返回,释放合闸信号,因为回路已没有开启,所以无法合闸,这样就可以实现防跳。具体实践中,需要通过跳闸指令来开启串联防跳,当信号长时间出现时,并且合闸之后难以保持,因为没有跳闸指令,所以无法启动串联防跳,这样会致使断路器持续分合,引发事故。串联防跳回路过程如下图3所示。串联式防跳,防跳继电器TBJ由电流启动,该线圈在断路器的跳闸回路中。电压式保持线圈与断路器的合闸线圈并联。当合闸到故障线路或设备上,保护动作,保护出口接点TJ闭合,启动TBJ电流线圈,同时断路器跳闸,TBJ常闭节点断开合闸回路,TBJ常开节点接通其电压线圈并保持。若此时SK5-SK8接点粘连或合闸保持接点HJ未返回,继电器继续发出合闸命令,由于合闸回路已被断开,断路器不能合闸,从而达到防跳的目的。另外,当TBJ启动后,其并联于保护跳闸TJ回路的TBJ常开接点闭合并自保持,直到断路器常开辅助接点变位,有效地防止了保护出口接点断弧。

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图3 串联防跳回路

(3)设备内部防跳回路。电力系统逐步使用高可靠型智能化设备达到智能化操作,设备内部进行防跳回路设置,也是一种常见的设计方式。具体而言,一般采取直接焊接的手段,以针对自动化装置,让其在运转中可以起到防跳作用。当进行设计时,应该多加关注以下内容:要确保合闸电流匹配,防止由于不匹配,难以充分体现设计成果,引发安全事故。具体运转中,若回路发生故障,将不能实现防跳作用,难以发挥设计成果。所以,实际运用中需要认真做好检修与维护作业,这为一项非常关键的内容。在工程设计阶段,设计院应结合合闸电流水平,对合闸保持回路和机构防跳配合关系进行核算。

(4)二次防跳回路设置。断路器防跳功能的实现方式有两种,分别为断路器操作箱防跳和机构防跳。目前实际工程中,明确要求断路器操作箱防跳和机构防跳不能同时投入,如果同时使用,断路器中的防跳继电器可能会造成因“寄生”回路而自保持,无法返回[3]。设计院在设计时,往往会根据现场的要求确定采用哪种防跳回路。至于是拆除操作箱中的防跳回路,还是拆除断路器机构中的防跳回路,要视操作箱与断路器中的具体接线情况,一般建议采用断路器机构中的防跳回路。在采用断路器机构防跳时,需要研究保护出口是否有保持功能,否则操作箱中的防跳继电器电流保持回路应予保留。

3  设计注意事项

(1)科学选取防跳回路设计技术。对于断路器防跳回路,基于对其有关方面的分析,如设计需要及效果发挥,当进行设计作业时,科学选取防跳回路技术。基于对运行稳定性的考虑,再结合对运行效果的研究,应该优先考虑组合型防跳回路设置,它为一项合理、可行的优化措施。具体实践中,采取串、并联防跳组合的手段,开展系统防跳回路设置运用。

(2)模拟验证。对于回路设计作业来讲,它同系统运行逻辑有着联系,故而,在断路器运转过程中,应当多加关注系统波动问题,当开展设计作业时,需要把模拟验证落实到位,这为一项重要的事项。通过对电气测试软件的使用,对跳闸与合闸实行模拟,有效测试设计成果,不断改善设计技术,强化设计成果,为运用的稳定与安全,提供有力的保障,并且适当提高断路器设备性能,为系统的正常运行奠定有力基础。

结论:研究回路设计作业开展状况,结合需求与设计的不同,当开展设计作业时,引用了多种设计技术。从运用成果与运行逻辑来看,具体实践中,需要加以关注模拟验证操作,综合考量设计成果的实现。采取组合型防跳回路设置,在回路设计发展中,这为必然的趋势。

参考文献:

[1]龚健明.电力系统高压断路器防跳回路策略[J].科技与创新,2020,(16):73-74.

[2]骆星,甘波.电力系统高压断路器防跳回路的创新思考[J].科技风,2020,(05):197+220.

[3]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M].北京,中国电力出版社,2009,(06):550-551.

作者简介:韦史净(1978-),女,大学本科,工程师,主要从事标准化电气设计工作。

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