500kV断路器保护未正确沟通三跳分析.docx

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1、沟通三跳功能广泛应用在500kV继电保护中，具有十分重要的作用。目前沟通三跳功能大多通过断路器保护内部逻辑判断实现，但不同厂家对于该功能的逻辑设计存在一定差异。对一起5OOkV中断路器保护未正确沟通三跳的原因进行分析，并总结常见5OOkV断路器保护的沟通三跳逻辑，最后给出一些思考和建议供运维检修人员参考。目前50OkV变电站都采用3/2接线方式，线路一般采用单相重合闸，且为保证特高压直流安全稳定运行，一般停用中断路器保护的重合闸。为防止断路器跳开一相后，单相重合闸装置拒绝合闸造成非全相运行，应具有断开断路器三相的措施，并应保证选择性。在微机保护中，这一功能由沟通三跳和三相不一致保护来完成。三相

2、不一致保护的动作时间较长，将对500kV电网造成较大冲击。沟通三跳作为断路器非全相运行的一种防范措施，可不经延时和选相瞬时跳开断路器三相，有效降低对系统的影响。目前500kV线路保护大多已取消沟通三跳压板及操作箱沟通三跳回路，通过断路器保护内部逻辑判断实现沟通三跳功能，任何故障线路保护动作后均由断路器保护逻辑判断是否满足沟通三跳条件，若满足则由断路器保护发出三相跳闸命令。不同厂家断路器保护沟通三跳的回路和逻辑设计存在一定差异，本文选取一例断路器保护未正确沟通三跳的案例进行分析，并总结常见500kV断路器保护沟通三跳的逻辑，给出一些思考和建议供运维检修人员参考。1故障概况某日，某3/2断路器接线

3、变电站站内5(X)kV线路发生单相故障，在相应串内中断路器保护停用重合闸方式下中断路器保护未沟通三跳，三相失灵瞬跳也未动作，2.5s后由断路器三相不一致保护动作跳开三相，与运行要求不符。1.1 保护逻辑说明某公司CSC-121A(V1.07D)断路器保护在停用重合闸功能时，断路器保护既重合闸放电又沟通三跳。断路器保护沟通三跳和失灵瞬跳本断路器三相的逻辑分别如图1和图2所示。此外，按华东网调反措要求该版本断路器保护为防止外部启动失灵触头抖动造成断路器保护误动，线路保护跳闸先开入大功率重动继电器，再经重动继电器触点开入断路器保护。图2CSC121A断路器失灵瞬跳本断路器三相由图1可知，在沟通三跳状

4、态时收到单相或多相跳闸命令，任一相故障电流大于0.1In,且零序或负序电流大于零序启动电流定值时，断路器保护发沟通三跳令，瞬时三跳本断路器。由图2可知，失灵保护启动后，收到单相跳闸命令，且相应地该相电流大于失灵相电流定值，则瞬时重跳该相；满足沟通三跳时，跳闸相电流大于失灵相电流定值，则瞬时重跳三相。外部跳闸命令收回或电流条件不满足时，收回瞬时重跳命令。1.2 录波及保护动作情况中断路器保护录波波形如图3所示，由图3可见,A相故障电流共持续39ms,A相故障电流消失后，中断路器保护才收到线路保护I跳A开入信号，A相电流消失到保护收到I跳A启动失灵开入的时间差为3.3ms。本次故障时，线路保护动作

5、、故障切除、断路器保护收到失灵开入时序如图4所示。图3中断路器保护录波波形17ms38ms931线路保护跳A相A相跳开故障电流消失2lms41ms系统故障103线路保护跳A相121断路器保护收到失灵开入图4保护动作时序图对于大功率继电器的动作延时，线路保护及辅助装置标准化设计规范对电缆直跳回路的要求如下：1）对于可能导致多个断路器同时跳闸的直跳开入，应采取措施防止直跳开入的保护误动作。例如在开入回路中装设大功率抗干扰继电器，或者采取软件防误措施。2）大功率抗干扰继电器的启动功率应大于5W,动作电压在额定直流电源电压的55%70%范围内，额定直流电源电压下动作时间为1035ms,应具有抗220V

6、工频电压干扰的能力。由图4可见，断路器保护收到失灵开入到线路保护跳闸A相出口大约经历2024ms延时，满足大功率继电器的动作要求。2原因分析本次故障中，虽然大功率继电器动作时间满足相关规范要求，但受大功率重动继电器动作时间影响，中断路器保护收到故障相启动失灵开入时，故障相故障电流己由线路保护切除，电流开放条件不满足，所以中断路器沟通三跳及失灵瞬跳均未动作，断路器保护未三跳出口，符合该版本断路器保护动作逻辑，但该保护动作行为可能造成事故扩大。在该厂家其他版本的断路器保护中，沟通三跳和瞬时跟跳逻辑得到了优化。在以下情况之一，保护进入沟通三跳状态：三相重合方式；重合闸“充电”未满（不包括禁止重合闸方

7、式）。在沟通三跳状态时收到单相或多相跳闸命令，只要求“任一相故障电流大于0.06In或零序电流、负序电流大于零序启动电流定值时”，就可以三跳本断路器;对于瞬跳逻辑，只需要“任一相电流大于失灵相电流定值，或者零序电流大于失灵保护零序电流定值或负序电流大于失灵保护负序电流定值:在新的逻辑下，可以有效避免由于跳闸开入时故障相电流已经切除导致的沟通三跳或瞬时跟跳三相未动作的情况发生。3结论沟通三跳在不同厂家断路器保护中的实现逻辑略有不同，表1为不同厂家5OOkV断路器保护沟通三跳逻辑对比。目前电网现有5OOkV输电线路重合闸要求中断路器保护“停用重合闸”，而在某些断路器保护的逻辑中（CSCl21早期版

8、本、ABB）,其沟通三跳出口需要同时满足有跳闸开入且开入相电流大于失灵电流定值。这样在线路单相故障时，对于跳闸开入经大功率继电器接入断路器保护的情况，由于大功率继电器存在延时，中断路器保护有可能无法沟通三跳快速跳开断路器三相，可能导致事故进一步扩大，对现有特高压交流和直流输电系统造成不利影响。厂家及型号50OkV断路器保护沟通三跳南瑞继保PCS921当线路任意相有电流，保护有跳闸开入，壬合闸在未充好电状态或者重合闸为三重方式，重合闸不懿为禁止看合闸方式，则保护发沟通三跳命令跳本断路器.为了防止误开入等引起的沟通三跳误动，只有当电流变化量启动元件或零序电流启动元件动作时才能开放沟通三跳许继电器W

9、DLK862当Dn或零序辅助启动后线路有电流且保护装置收到任一单相跳网的同时重合闸满足三直方式、未充满电、停用方式或单重方式下双线异名相发生故障.发沟通三跳龛令跳本断路器三相南自PSL-632沟通三跳的条件为（或门条件），三相至合闸方式时，装置不在禁止重合闸方式,且充电未充满I有“停用重合闸”开入；装置失去电源。满足沟通三跣薮住后，重合闸出口板上的四副沟通三跳触点闭合.和线路保护装置的BDJ串接到操作箱的三跳路.同时若线路保护发单跳命令则重合闸元件补发三跳龛金蠲PRS-721与PCS921相同ABBRWB-551TRIP元件的P3PTK输入为】时,若TR1NLKTRINL2、TRINL3中任一

10、为1.则REB551三跳出口,这里需注意的是,当RetriPTyPe整定为ZCHECK.BFPTRRETLl是线路保护A相跳令和A相失灵电添元件相与的结果，其电流动作值即为失灵定值；而当RetripType壑定为INoCHECK.线路保护a相跳令发出时，Bfptrretli不需经过电流判据即为1.若此时本断路器无法重合即P3PTR输入为1,RIjREB551三跳出.此分析同样适用于B、C相表1不同厂家50OkV断路器保护沟通三跳逻辑对比对于检修人员，在现场继电保护工作中应加强对失灵启动经大功率继电器开入的断路器保护沟通三跳功能的验证，并通过整组实验的方式，确认故障情况下中断路器保护沟通三跳能否

11、正确动作，确保线路发生故障时中断路器能够直接沟通三跳跳开断路器三相。沟通三跳在500kV断路器保护中有着广泛的应用，但不同厂家对于该功能的回路和逻辑设计存在一定差异，且不同厂家的保护装置在相互配合过程中存在不确定性，现场继电保护检修人员应加深对不同厂家沟通三跳逻辑的理解和学习，关注可能影响保护继电保护动作“四性”的情况，及时消除相关隐患，确保5OOkV电网安全稳定运行。断路器合闸回路一般都设计有防跳功能，防止断路器异常重复合闸。为保证防跳回路运行可靠，需要定期对防跳回路进行试验检查，常见的防跳试验方法都着重验证回路的正确性，忽视了验证防跳继电器动作时间是否满足要求的问题，容易导致误判。国能大渡

12、河瀑布沟水力发电总厂的研究人员孙大根，在2022年第5期电气技术上撰文，介绍了一种新的试验方法，能够可靠检查防跳回路是否存在异常，为设备安全稳定运行提供保障。50OkV断路器是电力系统的关键设备，主要起到关合、承载和开断正常运行电流及短路电流的作用。如果断路器汇控柜或监控系统合闸命令触点粘连造成合闸回路一直带电，当设备出现故障导致开关跳闸时，合闸令会使断路器继续合闸，一般情况下故障电流可达到数倍额定电流，会对故障设备和断路器本身都造成极大损害，严重时甚至造成断路器爆炸，所以在断路器合闸回路中设计有防跳功能,可以防止断路器异常重复合闸。为保证防跳回路运行可靠，需要结合断路器定检开展防跳功能验证工

13、作。目前，一般的防跳试验方法是手动将合闸把手切至合闸位置保持不变（模拟合闸令触点粘连），然后通过在保护装置加故障量，使保护装置动作或直接在保护屏内短接跳闸令跳断路器，观察断路器是否继续合闸来判断防跳功能是否正常。这种方法能够验证防跳回路是否正常，但是不易检查出防跳继电器动作时间不满足要求的情况，可能会出现误判防跳功能正常的情况。如果运行中断路器快速保护动作，会出现断路器分闸后防跳继电器触点仍未到位的情况，不能闭锁合闸功能，导致断路器继续合闸，影响设备安全稳定运行。1防跳回路介绍某电站500kV断路器采用断路器本体的防跳功能，合闸回路及防跳回路接线如图1所示。正常情况下，断路器操作压力及SF6气

14、体压力正常，无闭锁信号，断路器收到合闸令后，合闸令ISHJ、防跳继电器触点52YA分闸位置52b/l、操作压力闭锁触点GLX、SF6气体压力闭锁触点HL均闭合，合闸线圈励磁，断路器正常合闸；合闸到位后，断路器合闸位置触头52al闭合，防跳继电器52YA励磁并自保持，将合闸回路中的52YA1（常闭）触点断开，此时即使合闸令粘连,断路器因故障跳开后也无法继续合闸，起到防跳的作用。TWJa跳闸监视52C合闸线圈52YA防跳继电器SHJa合闸保持52al合闸位置HL操作压力闭锁ISHJ合闸令52bl分闸位置GLXSFg压力闭锁图1断路器合闸及防跳回路接线为检查防跳回路工作情况，按照规程要求随断路器定检

15、开展防跳功能试验，对于更换了防跳继电器的情况，要特别注意检查防跳继电器动作时间与保护跳闸时间的配合关系。2防跳试验中存在的问题分析2.1 常见试验方法常见的断路器防跳试验方法一般有两种：1）手动掘住断路器手合按钮不放（模拟手合触点粘死），用继电保护校验仪在保护装置中加故障量，观察断路器操作箱面板灯变化及断路器动作情况，未发生合闸现象则判断防跳回路完好。2）在保护屏内端子排上用一根短接线短接手合或重合触点，用另外一根短接线依次短接跳闸触点，观察断路器操作箱面板灯变化及断路器动作情况，未发生合闸现象则判断防跳回路完好。2.2 存在的问题1）人工手合时手合令返回时间不确定，或手合触点接触不可靠，无法

16、确保合闸回路可靠接通，易造成防跳误判，且所需试验人员较多，效率不高。2）未考虑跳闸令与防跳继电器动作时间配合问题。如果防跳继电器动作时间过长（大于150ms）,试验时跳闸令发出时间可能也很长（大于1s）,这种情况下防跳继电器会正常闭锁合闸回路，起到防跳作用，试验成功。断路器动作时序如图2所示。但是实际运行中故障后保护装置仅需20ms就会开出跳闸令9,40ms后断路器就分闸到位，这种情况下防跳继电器还未动作，起不到闭锁合闸的作用，开关会再次合闸，防跳失败。断路器动作时序如图3所示。所以这种试验方式会造成误判，不能发现防跳回路存在的隐患。Oms,合闸令发出：70ms,合于故障：150ms,防跳启动

17、，闭锁合闸!170ms,跳闸令发出合闸令断路器位置保护跳闸命令（人工给定）防跳触点：19Qms,分闸完成，未合闸图2断路器动作时序（防跳成功，误判）Oms,合闸令发出;70ms,合于故障：90ms,保护跳闸;IIOmS分闸完成，防跳闭锁!：；未动作，继续合闸合闸令断路器位置保护跳闸命令（状态序列输出）防跳触点1叫ms,合闸完成，防跳失败图3断路器动作时序（防跳失败）3试验方法优化从以上的分析可以看出，防跳继电器的动作特性对防跳功能至关重要，而且在试验中容易被忽视。断路器合闸到位后，防跳继电器开始励磁，到防跳继电器的触点动作，这个时间是基本固定的。考虑到500kV系统保护的最快动作时间在20ms

18、左右，加上断路器的分闸时间约20ms,所以防跳继电器的动作时间不应超过40ms,否则断路器分闸到位后防跳继电器还未动作，起不到闭锁合闸的作用，防跳功能就存在隐患。也就是说,进行防跳试验时，要重点检查防跳继电器能不能在最快的保护（比如线路的工频变化量距离保护）动作后正确闭锁合闸回路，这样才能准确判断防跳功能是否正常，否则就可能出现误判。本文以某电站500kV断路器的防跳回路为例进行分析。具体防跳回路接线如图1所示，防跳继电器的动作时间和断路器的分合闸时间见表1和表2。序号触点动作时间ms触点用途1常开触点29.5自保持2常闭触点116.2防跳3常闭触点217.1防跳表1防跳继电器动作时间测试结果

19、试验项目动作时间msA相B相C相合闸68.068.869.7分闸116.015.816.1分闸216.015.816.0表2断路器分合闸时间测试结果以表1和表2数据进行时序分析，断路器合闸令发出后，大约70ms合闸到位，此时防跳继电器52YA开始励磁，约16ms后防跳触点52YA1断开，闭锁合闸回路；同时断路器合闸到位后，若线路存在短路故障，则线路保护装置20ms动作出口跳闸，再经20ms后分闸到位，此时合闸回路已被防跳继电器断开，能够正常闭锁合闸。断路器合于故障后动作时序如图4所示。合闸令0ms,合闸令发出：70ms,合于故障：86ms,防跳启动，闭锁合闸：:印ms,保护跳闸断路器位置:：1

20、10ms,分闸完成，未合闸，防跳成功保护跳闸命令（状态序列输出）防跳触点图4断路器合于故障后动作时序基于上述分析结果，本文认为做防跳试验时要特别注意断路器合闸时间与保护跳闸时间的配合，常见试验方法中合断路器后人工加故障量或短接跳闸触点的方式都达不到亳秒级的时间配合要求，所以本文利用继电保护校验仪的状态序列功能来进行试验，就能够很容易进行时间间隔控制。首先，为了准确反映断路器的合闸位置，在断路器检修时从断路器两侧接地开关的接地连片拆引处引出两根试验线（GIS设备断路器无外露接线点，需要合上接地开关，并拆除接地连片），接至继电保护校验仪的开入回路，然后从继电保护校验仪的开出回路接两根试验线至断路器

21、的跳闸回路。防跳试验接线示意图如图5所示。具体试验方法如下：（1）按图5所示方法完成试验接线。（2）使用状态序列功能，在状态1的状态触发条件中勾选“开入量旋转触发“，将状态1状态名称选择为“故障前状态”，也就是断路器合闸后进入状态1。图5防跳试验接线示意图（3）在状态1序列的开关量输入栏勾选实际接线通道。（4）将状态1序列的开关量输出栏对应实际接线通道勾选闭合。（5）将状态1序列开关量输出保持时间设置为Os,本阶段开关量不开出。（6）将状态1序列触发后延时设置为20ms（参照保护装置的最快动作时间设置）。（7）将状态2状态名称选择为“故障状态”，触发条件勾选“最长状态时间”,最长状态时间选择200ms,确保断路器正常分合时间。（8）将状态2开关量输出栏对应实际接线通道勾选闭合，开关量输出保持时间设置200ms,确保断路器分闸令有效。（9）启动状态序列试验，现地合断路器并保持断路器合闸旋钮不放（大于1s）,检查断路器合闸后正常分闸，未再次合闸即确认防跳功能正常。4结论本文对断路器防跳功能进行了分析，重点分析了防跳回路中防跳继电器与保护跳闸令动作的时间配合问题，指出了常见试验方法中存在的不足，并结合某电站的实际防跳试验过程，提出了试验的优化方法，该试验方法能够准确发现防跳回路中存在的问题，具有很好的实践意义。