- 頭條500kV斷路器保護未正確溝通三跳的原因分析及運維建議2022-03-03 作者：馬越、朱茂森 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語溝通三跳功能廣泛應用在500kV繼電保護中，具有十分重要的作用。目前溝通三跳功能大多通過斷路器保護內部邏輯判斷實現，但不同廠家對于該功能的邏輯設計存在一定差異。江蘇省電力有限公司檢修分公司的研究人員馬越、朱茂森，在2021年第8期《電氣技術》上撰文，對一起500kV中斷路器保護未正確溝通三跳的原因進行分析，并總結常見500kV斷路器保護的溝通三跳邏輯，最后給出一些思考和建議供運維檢修人員參考。
目前江蘇500kV變電站都采用3/2接線方式，線路一般采用單相重合閘，且為保證特高壓直流安全穩定運行，一般停用中斷路器保護的重合閘。為防止斷路器跳開一相后，單相重合閘裝置拒絕合閘造成非全相運行，應具有斷開斷路器三相的措施，并應保證選擇性。
在微機保護中，這一功能由溝通三跳和三相不一致保護來完成。三相不一致保護的動作時間較長，將對500kV電網造成較大沖擊。溝通三跳作為斷路器非全相運行的一種防范措施，可不經延時和選相瞬時跳開斷路器三相，有效降低對系統的影響。
目前500kV線路保護大多已取消溝通三跳壓板及操作箱溝通三跳回路，通過斷路器保護內部邏輯判斷實現溝通三跳功能，任何故障線路保護動作后均由斷路器保護邏輯判斷是否滿足溝通三跳條件，若滿足則由斷路器保護發出三相跳閘命令。
不同廠家斷路器保護溝通三跳的回路和邏輯設計存在一定差異，本文選取一例斷路器保護未正確溝通三跳的案例進行分析，并總結常見500kV斷路器保護溝通三跳的邏輯，給出一些思考和建議供運維檢修人員參考。
1 故障概況
某日，某3/2斷路器接線變電站站內500kV線路發生單相故障，在相應串內中斷路器保護停用重合閘方式下中斷路器保護未溝通三跳，三相失靈瞬跳也未動作，2.5s后由斷路器三相不一致保護動作跳開三相，與運行要求不符。
1.1 保護邏輯說明
某公司CSC—121A（V1.07D）斷路器保護在停用重合閘功能時，斷路器保護既重合閘放電又溝通三跳。斷路器保護溝通三跳和失靈瞬跳本斷路器三相的邏輯分別如圖1和圖2所示。此外，按華東網調反措要求該版本斷路器保護為防止外部啟動失靈觸頭抖動造成斷路器保護誤動，線路保護跳閘先開入大功率重動繼電器，再經重動繼電器觸點開入斷路器保護。
圖1 CSC—121A斷路器保護溝通三跳邏輯
圖2 CSC—121A斷路器失靈瞬跳本斷路器三相邏輯
由圖1可知，在溝通三跳狀態時收到單相或多相跳閘命令，任一相故障電流大于0.1In，且零序或負序電流大于零序啟動電流定值時，斷路器保護發溝通三跳令，瞬時三跳本斷路器。由圖2可知，失靈保護啟動后，收到單相跳閘命令，且相應地該相電流大于失靈相電流定值，則瞬時重跳該相；滿足溝通三跳時，跳閘相電流大于失靈相電流定值，則瞬時重跳三相。外部跳閘命令收回或電流條件不滿足時，收回瞬時重跳命令。
1.2 錄波及保護動作情況
中斷路器保護錄波波形如圖3所示，由圖3可見，A相故障電流共持續39ms，A相故障電流消失后，中斷路器保護才收到線路保護Ⅰ跳A開入信號，A相電流消失到保護收到Ⅰ跳A啟動失靈開入的時間差為3.3ms。本次故障時，線路保護動作、故障切除、斷路器保護收到失靈開入時序如圖4所示。
圖3 中斷路器保護錄波波形
圖4 保護動作時序圖
對于大功率繼電器的動作延時，《線路保護及輔助裝置標準化設計規范》對電纜直跳回路的要求如下：
1）對于可能導致多個斷路器同時跳閘的直跳開入，應采取措施防止直跳開入的保護誤動作。例如在開入回路中裝設大功率抗干擾繼電器，或者采取軟件防誤措施。
2）大功率抗干擾繼電器的啟動功率應大于5W，動作電壓在額定直流電源電壓的55%～70%范圍內，額定直流電源電壓下動作時間為10～35ms，應具有抗220V工頻電壓干擾的能力。
由圖4可見，斷路器保護收到失靈開入到線路保護跳閘A相出口大約經歷20～24ms延時，滿足大功率繼電器的動作要求。
2 原因分析
本次故障中，雖然大功率繼電器動作時間滿足相關規范要求，但受大功率重動繼電器動作時間影響，中斷路器保護收到故障相啟動失靈開入時，故障相故障電流已由線路保護切除，電流開放條件不滿足，所以中斷路器溝通三跳及失靈瞬跳均未動作，斷路器保護未三跳出口，符合該版本斷路器保護動作邏輯，但該保護動作行為可能造成事故擴大。
在該廠家其他版本的斷路器保護中，溝通三跳和瞬時跟跳邏輯得到了優化。在以下情況之一，保護進入溝通三跳狀態：①三相重合方式；②重合閘“充電”未滿（不包括禁止重合閘方式）。
在溝通三跳狀態時收到單相或多相跳閘命令，只要求“任一相故障電流大于0.06In或零序電流、負序電流大于零序啟動電流定值時”，就可以三跳本斷路器；對于瞬跳邏輯，只需要“任一相電流大于失靈相電流定值，或者零序電流大于失靈保護零序電流定值或負序電流大于失靈保護負序電流定值”。在新的邏輯下，可以有效避免由于跳閘開入時故障相電流已經切除導致的溝通三跳或瞬時跟跳三相未動作的情況發生。
3 結論
溝通三跳在不同廠家斷路器保護中的實現邏輯略有不同，表1為不同廠家500kV斷路器保護溝通三跳邏輯對比。
目前江蘇電網現有500kV輸電線路重合閘要求中斷路器保護“停用重合閘”，而在某些斷路器保護的邏輯中（CSC121早期版本、ABB），其溝通三跳出口需要同時滿足有跳閘開入且開入相電流大于失靈電流定值。這樣在線路單相故障時，對于跳閘開入經大功率繼電器接入斷路器保護的情況，由于大功率繼電器存在延時，中斷路器保護有可能無法溝通三跳快速跳開斷路器三相，可能導致事故進一步擴大，對現有特高壓交流和直流輸電系統造成不利影響。
表1 不同廠家500kV斷路器保護溝通三跳邏輯對比
對于檢修人員，在現場繼電保護工作中應加強對失靈啟動經大功率繼電器開入的斷路器保護溝通三跳功能的驗證，并通過整組實驗的方式，確認故障情況下中斷路器保護溝通三跳能否正確動作，確保線路發生故障時中斷路器能夠直接溝通三跳跳開斷路器三相。
溝通三跳在500kV斷路器保護中有著廣泛的應用，但不同廠家對于該功能的回路和邏輯設計存在一定差異，且不同廠家的保護裝置在相互配合過程中存在不確定性，現場繼電保護檢修人員應加深對不同廠家溝通三跳邏輯的理解和學習，關注可能影響保護繼電保護動作“四性”的情況，及時消除相關隱患，確保500kV電網安全穩定運行。
本文編自2021年第8期《電氣技術》，論文標題為“500kV斷路器保護未正確溝通三跳分析”，作者為馬越、朱茂森。
