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一起由非全相继电器异常动作引起的跳闸故障分析

更新时间:2009-03-28

在220 kV及以上电压等级电网中,断路器普遍采用分相操作,由于断路器偷跳或保护动作等原因,运行过程中可能出现三相不一致状态[1-2]。若继续运行,一方面,在带有并联电抗器的超高压线路可能会产生工频谐振过电压,另一方面,产生的负序电流对发电机转子有危害,零序电流对输电线路附近的通信线路也有干扰[3-4]。非全相时间继电器是三相不一致保护的核心元件,监测到三相不一致状态,经整定延时跳开三相断路器。若由于保护动作引起的单相跳闸,非全相继电器时间要避开重合闸的整定时间,若非全相继电器早于重合闸时间误动作,断路器三跳后不重合,给电网带来不必要的负荷损失,同时严重影响系统的暂态稳定性[4-5]。以下详细分析了一起典型的由非全相时间继电器早于整定时间动作引起的故障,并结合防跳功能分析了防止事故扩大的措施。

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1 跳闸过程概述

2017年6月26日,某500 kV变电站内,某220 kV线路发生V相瞬时性故障,断路器汇控柜内有两块非全相继电器47T、47T2,分别用于两组非全相保护回路,型号为LTD-3000智能启控装置,生产厂家为西安盛凯电力设备有限公司,2组非全相时间继电器现场整定延时为1 800 ms;两套线路保护RCS-931BMV和PSL-603GC的重合闸整定时间均为800 ms。正常情况下,重合闸动作时间早于非全相时间继电器动作时间,V相断路器应单跳单重,而在此次跳闸事故中,非全相继电器未到整定延时即动作,且与重合闸动作时间接近,经历较为复杂的动作过程后,最终断路器三相跳闸。

2 各开关量动作过程分析

  

图1 录波文件中各开关量动作过程

由于动作过程中开关量变位节点较多,为便于描述整个动作过程,按照由前至后的时间顺序,将所有动作变位对应的时刻t1—t24标注在图1中。触发时刻为16∶35∶31.778,该时刻表达的意思为16时35分31秒778毫秒,t1—t24时刻对应的具体时间见表1,由于t1—t24时刻均在16∶35内,不涉及小时和分钟的变化,因此表1中只列出秒和毫秒的部分。以下将动作过程分为10个阶段进行描述。

 

表1 t1—t24时刻对应的时间 s

  

t1 t2 t3 t4 t5 t6 31.793 31.806 31.837 31.838 31.850 31.868 t7 t8 t9 t10 t11 t12 32.653 32.657 32.689 32.713 32.735 32.738 t13 t14 t15 t16 t17 t18 32.755 32.774 32.792 32.794 32.797 32.820 t19 t20 t21 t22 t23 t24 32.830 32.847 32.897 32.943 32.943 32.977

220 kV某线路发生V相瞬时性故障,第1套线路保护RCS-931BMV在t1时刻动作跳V相,跳闸脉冲展宽57ms,CZX12G于t2时刻动作跳V相,并展宽32 ms,第2套线路保护PSL-603GC也于大致t2时刻跳V相,并展宽62 ms,V相断路器于t4时刻由合变分。

线路保护RCS-931BMV在t7时刻发重合闸令,并展宽121 ms。第二套线路保护PSL-603GC在t8时刻发重合闸令,展宽163 ms。

非全相继电器第2次动作瞬间的同时,U、W两相断路器合上,此刻V相断路器也在合位,三相一致,因此非全相继电器于t19时刻复归。

非全相保护在t9时刻动作,非全相继电器延时时间为t4—t9,约为850 ms,而非全相继电器的整定延时为1 800 ms,非全相继电器延时动作时间远小于整定值,且与重合闸动作时间800 ms接近,这一点使得接下来的动作过程较为复杂。

在线路保护RCS-931BMV发重合闸脉冲展宽时间121ms内,V相断路器在t10时刻重合成功。

t11、t12时刻之前,U、W相断路器在合位,且在重合闸令展宽时间内,因此,U、W相防跳继电器在重合闸脉冲出现时刻已启动且能够自保持,直到t18时刻重合闸脉冲结束。因此U、W相断路器跳开后,不会在图1所示的t15、t16时刻重合,非全相时间继电器也不会第3次启动。各开关量的整个动作过程将变为图5所示。

W两相在非全相继电器动作展宽时间t9-t13内跳开,U、W两相跳开的时刻为t11、t12。

针对上述录波文件中开关量动作过程,下面分析假设采用断路器机构防跳,是否对动作过程有积极影响。仍以U相为例,断路器机构U相合闸及防跳回路如图4所示。

由于2套线路保护的重合闸展宽范围从t7时刻至t18时刻,时间较长。U、W两相断路器分开瞬间,U、W两相合闸回路导通,此时重合闸脉冲恰好存在,U、W两相断路器于t15时刻、t16时刻由分变合。

根据GB/T1730-93标准,将光敏涂料涂于表面光滑的专用玻璃板上,置于光固化机中,在100%的光强下固化120 s。固化完全后用摆杆阻尼硬度计测试固化膜硬度,漆膜硬度按下式计算:

妊娠期糖尿病(GDM)定义为特发于妊娠阶段的糖代谢或糖耐量异常,一般在妊娠结束后可自行恢复,但一些GDM患者的糖代谢紊乱会持续到妊娠后,且GDM患者或新生儿将来发生代谢性疾病的风险显著高于正常人[1]。在孕期采取合理的干预手段控制血糖,对降低GDM患者及其子代将来代谢性疾病的发生风险具有重要意义。根据相关报道,在GDM孕妇中采取系统性、个体化的保健干预措施能够降低并发症的发生风险并改善妊娠结局。该次研究在2017年3月—2018年8月收治的48例GDM孕妇中实施了系统性、个体化的孕期保健,旨在寻求一种合理有效的干预措施,用以改善GDM孕妇的妊娠结局,现报道如下。

V相断路器由于接收非全相继电器第2次动作的跳闸令,于t20时刻跳开,而该时刻U、W两相断路器在合位,非全相继电器于t21时刻第3次动作,经46 ms跳开U、W两相断路器,动作过程结束。

而变频调速的特性以及无可比拟的节能功效在机械调速领域脱颖而出。因此,怎样更好地把变频调速技术引入并应用到起重机械行业中是一个值得探究的重要领域[1]。本文所研究的变频工况下的起重机械起升机构动力学仿真与研究,就是在这个背景下提出的。

 

表2 非全相继电器的启动和复归所需时间

  

启动/复归第1次启动第1次复归第2次启动第2次复归第3次启动第3次复归t/ms 850 42 59 35 50 34

3 防跳功能对动作过程的影响

3.1 操作箱防跳和机构防跳的启动

现场实际运行中,防跳回路采取了操作箱防跳,线路保护配套操作箱型号为CZX-12G,CZX-12G操作箱防跳功能的启动见图2和图3所示。

  

图2 CZX12G U相合闸及防跳回路

  

图3 CZX12G U相分闸回路

以U相为例,V、W相的防跳回路与U相同。操作箱防跳的启动必须满足2个条件:有合闸脉冲,即图2中1SHJ接点或ZHJ接点闭合,其中1SHJ为手合接点,ZHJ为重合闸接点;保护动作或手动跳闸,根据图3所示,保护动作或手动跳闸时,继电器12TBIJA励磁,进而图2中的1TBUJA励磁,2TBUJA励磁,串联在合闸回路中的继电器2TBUJA的常闭接点断开,切断合闸回路,起到防跳功能。

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在上述动作过程中,满足保护动作跳闸的时刻只有两套线路于t1和t2时刻跳V相,但是两套保护跳V相时刻,没有合闸脉冲存在,防跳功能无法启动。之后的时间内,断路器位置变化均是由机构的非全相继电器动作导致,并非保护动作引起,因此整个过程中,防跳功能始终没有启动。

基于(5)、(6)中开关U、W两相在分位,V相在合位的情况,三相再次出现不一致,从U、W相分开时刻t11至非全相第2次动作时刻t17,用时59 ms。

  

图4 断路器机构U相合闸及防跳回路

t10时刻,V相断路器由分变合,且在重合闸脉冲展宽时间范围内,防跳启动并自保持至t18时刻,而t20时刻V相断路器才跳开,因此,防跳功能虽然在t10—t18时间段内启动,但无法观察到防跳的现象,对各开关量的动作无影响。假设重合闸脉冲展宽延长至t20时刻之后再消失,由于防跳功能的启动,可观察到V相断路器在t20时刻跳开后不能合上的现象。总之,t10—t18刻防跳虽启动,对动作过程没有影响。

3.2 机构防跳对动作过程的影响

若采取机构防跳,在上述动作过程中有两处与操作箱防跳不同:

表2统计了非全相时间继电器3次启动和复归所需时间。非全相时间继电器第1次启动与重合闸时间接近,直接导致了V相断路器的跳合,U、W相断路器跳开。非全相时间继电器第2次启动和第3次启动没有以1 800 ms的整定延时启动,也没有以与第1次启动相近的850 ms启动,而只有59 ms、50 ms,这导致了V相跳开,U、W相重合后再次跳开。若非全相继电器的第2次,第3次能以较长延时启动,则在t15、t16时刻U、W相断路器重合成功时,V相亦处于合位,三相一致,非全相继电器复归,动作过程结束,三相均处于合位,这不仅使得断路器动作次数减少,系统免于受到再次冲击,也使得线路继续运行,不会长时间甩负荷。

其中CJXA为U相防跳继电器,DLA为U相断路器的辅助触点。机构防跳的启动必须满足2个条件:有手合命令或重合闸脉冲,即图4中,107A端子必须带正电;开关位置在合位,开关位置在合位时,DLA的常开接点闭合,107A端子又带正电,因此防跳继电器CJXA励磁并自保持,串联在合闸回路中的CJXA常闭接点断开,切断合闸回路,直至合闸脉冲消失,起到防跳作用。显然机构防跳功能的启动是由断路器的辅助触点,即开关的实际位置决定,而操作箱防跳启动需要依托保护动作或手跳的命令。

在V相重合成功之后,U、W相还未跳开之前,三相约有22ms的时间均在合位,三相一致,这也是非全相继电器可以在t13时刻第1次复归的原因。非全相继电器在t13时刻复归,从V相合上瞬间至非全相继电器复归,用时42 ms。

  

图5 采用机构防跳时的动作过程

图5可知,采用机构防跳时,U、W两相断路器在t11、t12时刻跳开后不重合,更谈不上再次跳开。在此场合下,采用机构防跳比操作箱防跳能使系统少受一次冲击,可以提高系统的暂态稳定性,也使得断路器在短时间内动作次数减少,延长了断路器寿命。

回归结果中,人口规模与三大城市群居民用电呈现显著的正相关关系。从岭回归系数看,人口规模平均每增加1%,京津冀、长三角和珠三角城市群城镇居民用电量分别增加 0.230%、0.303%、0.323%。由于三大城市群位于中国经济发达的东部地区,就业机会较多,基础设施相对完善,因此自各地区的劳动力人口大量转移至这些地区。由于能源产品属于生活必需品,人口规模的快速增长使得城市群的各项生活消费规模扩大,致使城镇居民电力消费总量不断增长。

4 结束语

以上总结出非全相继电器连续3次异常动作对断路器动作的影响。在分析操作箱防跳和机构防跳启动条件的基础上,针对此案例分析出操作箱防跳功能在整个过程中没有启动,而若采用机构防跳,防跳功能可以启动,能使断路器动作次数减少。机构防跳采用了断路器的实际位置,具备直接且可靠的优点,只要断路器合位且有重合闸或手合令时,防跳即可启动;操作箱防跳的启动依托保护装置动作,而当保护动作时又必然不发重合令,在无运行人员的手合令时,防跳功能无法启动。综上,操作箱防跳功能可防止运行人员常规操作过程中断路器跳跃现象,但在类似案例的非常规操作中不能发挥作用。在河北南网操作箱防跳功能正在逐步淘汰,近年新建的变电站中,防跳功能均采用机构防跳。

参考文献:

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隧道排烟设计,考虑排烟区段较长,隧道设排烟竖井一座,设置在桩号K104+439与K104+430左右线中间处,竖井井口标高926 m,井深88 m,成井直径5.20 m,最大开挖直径6.52 m(包含5 cm预留变形量),距离右线出口761 m。两隧道均设置排烟横洞与之连接。竖井正常情况下不启用,仅在火灾情况下视火灾发生的不同部位结合防灾预案正确开启来排烟,排烟区段分4 900 m和800 m两个区段排烟。

[2] 秦文延,甄 利.断路器非全相保护误动作原因分析及改进措施[J].河北电力技术,2009,28(6):9-11.

[3] 李光琦.电力系统暂态分析[M].北京:中国电力出版社,2007

如何将比较文学的理论和方法应用到具体的华文文学教学中去,这也是摆在所有华文教师面前的一个值得深思的问题。从人才培养和师资培训的角度,我们期待本地的大学能开设更多的比较文学的课程,也希望本地的华文师资培训课程涵括比较文学的理论和教学实践的课程,当然,如果在我们的校本教材的编写中,能够将比较文学的方法和视野融入其中,那就更能帮助学生了解比较文学观点和方法,并运用这些方法,以全新的方式和全球的视野去看待中国的文学,新加坡的文学,以及世界的文学,读出文学作品的深意和新意。

[4] 陈 珩.电力系统稳态分析[M].北京:中国电力出版社,2007.

[5] 贺家李,李永丽,董新洲,等.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2010.

 
张韶光,王煊,王晨宇,张岩坡,孙思达,渠红涛
《河北电力技术》 2018年第01期
《河北电力技术》2018年第01期文献

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