交流滤波器最后开关逻辑

严进军,李扬,2

(1.中国南方电网超高压输电公司广州局,广州市,510405;2.华南理工大学电力学院,广州市,510640)

0 引言

穗东换流站是±800 kV云南—广东特高压直流输电工程的重要组成部分,也是南方电网西电东送主通道在广东的重要落点之一。作为交直流合建工程,穗东换流站也承担着广东境内广州、东莞等负荷中心的电力供应,在系统中具有重要的地位[1-5]。调试期间,穗东换流站曾出现交流滤波器最后开关跳闸后无法复位,并导致故障切除后开关无法合上的问题。本文分析了云广特高压工程交流滤波器最后开关的软件逻辑及硬件回路。

1 调试中出现的问题

与常规超高压换流站一样,特高压换流站沿用了交流滤波器大组开关跳闸、启动联线保护跳开相应小组开关这一逻辑。假设没有这一设计,当该大组滤波器下有多组甚至全部小组滤波器在投入状态时,开关跳闸过程中将会造成流过该滤波器组的电流过大,该电流的大小甚至有可能超过该断路器的额定开断电流能力[6]。当滤波器大组最后开关与大组联线差动跳闸回路同时启动时,小组滤波器开关的跳闸接点将优先于大组开关的跳闸接点动作,保证了小组开关优先于大组开关跳开,从而避免了大组开关由于带运行中的小组滤波器跳闸而流过大电流的风险,进一步保证了设备安全。

穗东换流站500 kV交流开关场采用3/2接线方式,4个大组交流滤波器分布于交流场的四回出线上,每个大组滤波器下又分别设有4个小组交流滤波器。为便于本次事故介绍及后续分析,本文以第 1大组交流滤波器所在的交流场第 1串为例进行分析,如图1所示。

图1 500 kV交流场第1串开关设备简图Fig.1 Diagram of No.1 sw itch gear in 500 kV alternating current field

2009年 12月 22日楚穗直流调试期间,穗东换流站发生 5012开关充电保护动作跳闸故障。故障发生时 5011开关一直处于分闸位置,而 5012开关所带的第 1大组交流滤波器联线差动保护跳闸回路启动,切除该大组母线下所有小组滤波器。故障发生后,运行人员发现,在 5012断路器保护屏、第 1大组交流滤波器联线保护屏以及相应小组滤波器保护屏上均无法手动复归相应故障信号。在退出 5012断路器保护屏内的“5012开关跳闸启动第 1大组交流滤波器联线保护最后开关回路”压板后,上述所有保护信号才最终复归。

2 软件逻辑

采集本串内所有开关及刀闸的状态,来判定某一开关是否成为大组滤波器最后开关。该软件逻辑在就地间隔控制单元 6MD664中即可实现[7-8],无需交流站控来参与,这在一定程度上也减少了就地控制单元与交流站控系统的现场总线数据交换量[9-11]。

以图1为例,5011、5012及 5013开关分别构成第1大组交流滤波器最后开关的条件如 1表所示。

表1 滤波器最后开关软件逻辑Tab.1 Software logic of last circuit breaker in AC Filter

从表 1可以看出,判断开关是否为大组滤波器的最后开关,须满足以下任一条件:

(1)当某一大组交流滤波器母线只通过一个边开关所在间隔连接于 1号母线且与 2号母线无连接时,此边开关即为该大组滤波器的最后开关。

(2)或者当某一大组交流滤波器母线只通过另一边开关及中开关所在的间隔连接于 2号母线而与1号母线无连接时,则此边开关及中开关均为该大组滤波器的最后开关。

3 硬件回路

3.1 断路器跳闸回路

穗东换流站500 kV交流场断路器保护采用南瑞继保RCS-921A型断路器失灵保护及自动重合闸装置、CJX-03型重动继电器箱以及CZX-22R2型操作继电器箱作为组屏方案,其跳闸重动回路如图 2所示。图中:TJX(X为A、B或C相)为断路器保护跳闸动作接点;FTm为第m号重动继电器箱插件上的重动继电器;KM 1为电源端。该回路接通后,将通过分相跳闸重动出口压板启动开关跳闸回路。

图2 断路器保护跳闸重动回路Fig.2 Activated circuit of breaker trip

图3为断路器外部保护跳闸重动回路简图。图中:TJR为外部保护(如滤波器大组联线差动、变压器差动保护等)三相跳闸动作接点;FTn为第n号重动继电器箱插件上的重动继电器。该回路接通后,无需经过压板,直接启动三相跳闸继电器跳开开关。

图3 断路器外部保护跳闸重动回路Fig.3 Activated circuit of outer protection in breaker trip

3.2 交流滤波器联线差动跳闸回路

滤波器最后开关跳闸起动联线差动回路如图 4所示。

图4 交流滤波器最后开关跳闸起动联线差动回路Fig.4 Activation of connection differential protection of last circuit breaker trip in AC Filter

图4中,虚线框内表示就地控制单元6MD664对于滤波器大组最后开关的逻辑判定。以 5012开关作为第 1大组交流滤波器的最后开关为例进行说明,即仅当5011开关在分位时,就地控制单元6MD66判断5012为最后开关,如图 5所示。滤波器联线差动跳闸回路如图 6所示。

图6中,跳闸继电器励磁后,将会通过其辅助接点TJR起动滤波器大组开关的跳闸重动回路(图3)及所有小组开关的跳闸回路。

图5 最后开关软件逻辑与硬件接口Fig.5 Software logic and related hardw are interface of last circuit breaker

图6 交流滤波器联线差动主跳闸回路Fig.6 Main circuit trip of connection differential protection in AC Filter

4 存在问题及改进措施

5012开关充电保护动作以后,图 2中TJX接点闭合,重动继电器 FTm励磁,进而通过分相跳闸重动出口压板启动 5012开关跳闸回路。又由于 5011开关一直在分位,就地控制单元 6MD664始终判定5012开关为第 1大组交流滤波器的最后开关。因此,结合图 4、5来看,第 1大组交流滤波器联线差动主跳闸回路将会导通,跳闸继电器将励磁;进而图 3中的TJR接点闭合,重动继电器FTn励磁,由于此时6MD 664仍然判定 5012开关为第 1大组交流滤波器的最后开关,因此,仍将通过图 4所示回路启动联线差动保护跳闸。

由以上分析可知,整个回路只涉及到6MD664软件逻辑以及相关的纯硬件回路,不经过任何保护装置,而复归按钮只能开入到保护装置中,因此也就无法通过复归按钮来切断整个自保持回路了。

方案Ⅰ:修改 6MD664软件逻辑。由于无论5012开关在什么状态,只要满足(50111∨5011∨ 50112)的条件,6MD664始终判定 5012开关为第 1大组交流滤波器的最后开关。因此,本方案提出修改6MD664软件逻辑,即将开关的分合闸位置引入到6MD664的判定条件中,如图 7所示。延时△t的设置是为了保证开关跳开后该软件逻辑输出不会立即返回,从而保证联线差动跳闸回路能够持续启动直至大组及所有小组开关跳开。

方案Ⅱ:增设复归按钮。在图 3—6中的任一回路上增设手动复归按钮亦可解决无法复归的问题。但是,为避免所增设的复归按钮本身的损坏影响到大组及小组开关的跳闸回路,因此,本方案认为该复归按钮宜设置在图 4所示的回路中,如图 8所示。

图7 修改后的滤波器大组最后开关逻辑Fig.7 Im proved last circuit breaker logic of AC filter

图8 修改后的硬件回路Fig.8 Improved hardware circuit

5 结语

本文针对换流站滤波器大组最后开关跳闸、启动大组联线差动跳闸回路后无法手动复位的问题,从软件逻辑以及硬件回路上给出了解释,同时提出了进一步的软、硬件解决方案。

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