CZX12R1操作箱事故总回路误启动原因分析

郝春赫,容春艳

(河北省沧州供电公司,河北 沧州 061001)

在电力二次系统中,事故总信号表示设备或系统发生故障,造成断路器事故跳闸,一般采用语言报警。事故信号的级别高于预告信号,它只当系统或变电站内设备发生故障引起断路器跳闸时才动作,运行人员在变电站中正常操作和事故处理,不能启动事故总回路,以免与系统故障时信号变化状态相混淆。

1 缺陷现象及分析

在某变电站,运行人员进行正常的手动跳开某间隔断路器操作时,监控系统发出事故告警音响。在现场检查过程中,未发现外部二次回路误接线、两套保护装置及测控装置异常运行的情况。该间隔配置两套相互独立的线路保护,并配置南瑞继保公司 RCS9705C测控装置和CZX12R1操作箱。通过现场手合、手跳断路器,检查外部二次回路接线并量取电位可以确定,在手跳断路器瞬间时 CZX12R1操作箱的事故总信号(J935)呈高电位,误发该信号,启动后台事故音响。在现场量取的操作箱上事故总接点的电位见表 1。

表1 手动跳闸回路状态

2 CZX12R1事故总回路构成和误启动分析

2.1 总回路误启动过程及事故总信号回路构成

如图 1所示,一般情况下,操作箱的事故总回路是合后闭合继电器 KKJ的开接点与三相断路器位置继电器的开接点串联组成。在综合自动化变电站中,回路一端接入信号正电源(J701),另一端经过外部二次回路接入测控装置的遥信输入端子中。当回路导通时,事故总信号从测控装置经站内局域网传至后台监控机,启动事故音响。

正常运行时,通过手合操作使断路器处于合闸状态,KKJ继电器处于励磁导通状态,事故总告警回路中KKJ开接点呈闭合状态,但是 TW Ja,TW Jb,TW Jc呈断开状态,回路未导通。

在手跳操作时,141回路既启动手跳继电器 ST J,又启动 KKJ的复归线圈,使合后闭合继电器去磁。在事故总回路中,断路器跳开使 TW Ja,TWJb,TWJc的开接点闭合,但是同时 KKJ开节点因合后闭合继电器复归而打开,回路仍然未导通。

图1 二次回路图

线路在正常运行时出现故障时,保护装置动作,T J接点闭合,经过出口压板启动操作箱中 TXJ继电器,再经过断路器辅助接点启动跳闸线圈,跳开故障相断路器,在事故总回路中,TW Ja,TW Jb,TW Jc接点闭合。可以看出此过程中,KKJ继电器并没有被复归,因此,事故总回路导通,经过测控装置至后台监控机,发出事故音响。

2.2 手跳断路器误启动 CZX12R1事故总信号回路过程

图2 事故总回路图

图2所示是 CZX12R1事故总回路接点图。

从图中观察到,与三相 TW J节点相串联的开节点不是 KKJ继电器的合后闭合点,而是在 KKJ开节点重动中间继电器 1ZJ,1ZJ的开节点串联在事故总回路中。在重动中间继电器1ZJ旁边,并联一组电容 C2,称为脉冲展宽电容。电容 C1和C2与电阻构成手动合闸脉冲展宽回路。即当手动合闸时,电容充电。当手合 KK接点返回后,电容器向 21SHJ,22SHJ,23SHJ和1ZJ放电使其继续动作一段时间,以保证当手合或远方合到故障线路上时保护可加速跳闸。事故总回路导通时,J935信号从操作箱 CZX12R1发出,经过二次回路送入 RCS9705C开入模块,再经过站内局域网传送至当地监控系统,启动事故音响告警。

在手动合闸或重合闸回路导通时,合后闭合回路同时导通,KKJ第一组线圈励磁且自保持。 KK合后闭合回路的 KKJ开接点闭合,重动中间继电器 1ZJ,使其线圈励磁,同时给合闸脉冲展宽回路 C2充电(此时 C1也充电)。然后,事故音响回路的1ZJ开接点闭合,但由于此时断路器处于合闸状态,1TW Ja,1TWJb,1TW Jc开接点为断开状态,所以事故总回路未导通。

手跳断路器时,KKJ第二组线圈导通,KKJ继电器复归,KK合后闭合回路中 KKJ开接点断开,回路失去正电源。此时 1ZJ线圈失去正电源,但是与之并联的电容 C2瞬时放电,使本应该恢复为无励磁状态 1ZJ继电器继续保持励磁状态,保持时间大于400 ms,因此事故总回路中 1ZJ开接点任然闭合。在短短的 400 ms内,断路器已经跳开,断路器位置继电器动作,1TW Ja,1TWJb,1TWJc开接点闭合,而 1ZJ开节点在 KKJ复归后,仍然保持闭合状态,因此事故总回路在 400 ms时间内导通,事故总信号通过 J935回路传至测控装置,启动后台事故音响。

在 400 ms以后,电容 C2放电结束,中间继电器 1ZJ复归,其开接点断开,事故总回路断开。此时在后台监控机上复归此告警信号,事故音响停止[2]。

2.3 误启动事故总信号回路的原因分析

从以上过程中看出,误启动事故总信号的根本原因是脉冲展宽电容 C2的放电行为导致中间继电器 1ZJ在正电源(J701)断开后不能瞬时反应 KKJ的正确状态。C2的放电使 1ZJ的保持励磁状态时间在 400 ms左右,断路器由合闸状态变化为分闸状态的时间小于400 ms,这样事故总回路中 1ZJ开接点在未断开情况下1TW Ja,1TW Jb,1TW Jc开接点变为闭合状态,导通事故总回路,启动了事故影响。

3 CZX12R1事故总回路改进方案

3.1 仿照操作箱 CZX12R2二次回路改进 CZX12R1事故总回路

图3 CZX12R2二次回路

图3是 CZX12R2的 KKJ重动中间继电器 1ZJ回路,在脉冲展宽回路电容 C2处并联手跳继电器1STJ的常开节点,在手跳断路器时,1ST J常开接点瞬时闭合,展宽电容 C2经过 1ST J常开节点回路放电,1ZJ线圈恢复无励磁状态,其常开节点断开,使事故总回路仍然保持断开状态。但是,在原有CZX12R1的插件上实现电容 C2与 1ST J常开接点并联,在技术工艺和现场施工上存在一定困难,特别是需要该间隔线路处于停电状态,降低了电网正常运行的可靠性。若把 CZX12R1升级到 CZX12R2,则增加了设备维护技改成本,所以不宜采取此方案。

3.2 去除 CZX12R1重动中间回路中脉冲展宽电容 C2

图4为去掉电容 C2后 KKJ重动中间继电器 1ZJ回路图。显然,由于去掉合闸脉冲展宽回路,1ZJ随着合后闭合继电器 KKJ动作而瞬动,不存在延时复归情况,也就不会误动事故总回路。但是,线路保护需要合闸开入信号开放合闸加速保护,并一直保持到加速保护退出,所以此脉冲展宽回路作用是,当合闸 KK接点返回后,电容向 21SHJ,22SHJ,23SHJ和1ZJ放电使其保持励磁动作状态,保证在开放加速段保护过程中合闸开入信号始终存在,从而当手合或远方合闸到故障线路上时后加速保护能可靠动作。去除合闸脉冲展宽回路显然降低了后加速保护动作的可靠性,而且同样需要线路处于停电状态,影响电网正常运行,所以不宜采取。

图4 改进后的 CZX12R1二次回路

3.3 延时启动后台事故音响

从事故总回路可知,就地监控装置从本间隔测控装置上,通过变电站内部局域网接收到事故总信号,启动事故音响。因此可以通过测控装置的软件控制事故信号传输至局域网的时间。该间隔测控装置型号为RCS9705C,其参数设置菜单下遥信参数设置界面可以设置遥信信号延时时间,即将启动事故音响延时时间设置 400 ms以上,以躲过电容 C2放电过程所需要的时间[3]。

此方案从软件角度解决了电容 C2延时问题,不必更改 CZX12R1二次回路或更换硬件设备,节约了维护技改成本。特别重要的是,此方案实行不需要将该间隔线路停电,不影响电网正常运行方式。因此,这种方案为最佳方案。

4 结论

通过对三种方案分析比较,本文认为在 RCS9705C装置软件上设置事故音响延时启动时间以躲过电容的放电过程的处理方案,简单易实现,改造成本低而且不需要线路停电,为最佳解决方案。

[1]国家电力调度中心.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.

[2]南京南瑞继保电气有限公司.CZX12R1型操作箱继电器装置技术说明书[Z].2006.

[3]南京南瑞继保电气有限公司.RCS9700系列 C型测控装置技术和使用说明书[Z].2006.