220kV开关防跳存在问题及分析

周志娟 周铭遥 宋滕飞（国网山东省电力公司烟台供电公司，山东 烟台 264000）



220kV开关防跳存在问题及分析

周志娟 周铭遥 宋滕飞
（国网山东省电力公司烟台供电公司，山东 烟台 264000）

摘 要：本文基于防跳原理，简单介绍了保护防跳和开关防跳两种原理的二次回路，并讨论其各自优、缺点。根据国家电网公司发布规范，目前现场220kV及以上电压等级运行设备均使用开关防跳回路。在电网实际运行中发现，此种防跳回路在原理上存在缺陷，即断路器辅助节点竞争问题引起防跳继电器节点和断路器动作在时间上不配合，导致开关“跳跃”的发生。本文针对此问题提出几种改进意见，比较后选择“远方操作使用保护防跳，就地操作使用开关防跳”这一方案，此方法简便可靠、对现场二次接线改动小，应用于现场运行设备中，可有效防止因节点竞争导致的开关“跳跃”的发生。

关键词：防跳回路；节点竞争；开关跳跃

断路器“跳跃”，是指断路器控制开关触点粘连，如果此时发生电网故障，导致继电保护动作使断路器跳闸，断路器会因合闸回路完好而再次合闸，反复发生“跳—合”的现象。这会使电力系统多次受到短路故障的冲击，且断路器多次开断故障电流，工作条件恶劣，对其损害很大。针对这一问题，在现场运行中通常采用保护防跳回路、开关防跳回路，在开关跳闸时断开其合闸回路。

1　事故简介

1.1事故案例

2014年5月26号，因天气恶劣导致电网杆塔倒塌，某供电公司220kV变电站发生电网接地故障。A相首先发生接地故障，纵联差动动作跳A相，故障消失。484ms后C相故障，纵联差动动作跳开三相，故障消除。随后，该供电公司操作队对该220kV线路进行强送电操作，在遥控合闸命令执行后，三相因合闸于故障瞬时跳开，27ms后，A、C两相再次合闸，1104ms后A、C相跳开。

该220kV线路配备双重化保护，型号如下：南瑞继电保护装置RCS-931A 和RCS-902CF线路保护；测控装置型号为：南瑞继电保护RCS-9705C；现场GIS开关型号为：山东泰开高压开关ZF16-252。

1.2事故原因分析

分析保护动作报告发现，断路器存在“跳跃”现象。根据现场实际运行情况，推断本线路发生接地故障时，防跳回路失灵。

《继电保护及二次回路安装及验收规范》5.5.2明确规定，“断路器宜采用断路器本体防止断路器跳跃功能”。

《线路保护及辅助装置标准化设计规范》8.1.2明确规定，“断路器防跳功能由断路器本体机构实现，本标准适用于国家电网公司220kV及以上电压等级线路及相关设备继电保护装置和回路的设计工作”。

因此，该变电站220kV线路仅使用开关防跳回路。

图1　保护防跳和开关防跳共同使用

2　防跳回路

2.1防跳回路原理

2.1.1保护防跳

若手合开关内存在节点粘连，即手合继电器继电一直处于闭合状态。当此时线路发生故障，导致保护动作，跳闸回路接通，立即启动串联在跳闸回路内的防跳继电器，其对应的串联在合闸回路中的节点闭合，最终导致合闸回路被可靠切断，有效防止了手合开关内节点粘连时，发生故障开关的跳跃现象。

图2　对保护防跳和开关防跳共同使用的改进

2.1.2开关防跳

此220kV线路开关防跳继电器的电压线圈和合闸回路并联，当存在就地合闸或遥合脉冲时，一旦开关合闸到位，断路器常开辅助触点DL闭合，立即启动防跳继电器，合闸回路中对应的断路器常闭节点打开，切断合闸回路，防止开关跳开后，由于合闸节点粘连等原因导致合闸脉冲持续存在，而使开关“跳跃”。

2.2防跳回路存在问题

保护防跳采用保护动作的启动方式，即保护动作的跳闸节点闭合，跳闸回路接通的同时，防跳回路就被启动；开关防跳则通过断路器的辅助触点启动，即在断路器闭合时辅助触点闭合，防跳回路即被启动。

从两种不同原理的防跳回路的启动方式中可以看出，后者存在弊端。开关防跳回路要切实起到防跳作用，需要断路器常开、常闭辅助触点同时动作，否则一旦常开节点落后于常闭节点，就会出现开关“跳跃”的现象，直到断路器常开节点闭合后启动防跳继电器为止。“节点竞争”，即控制回路中的某一继电器的两个或多个节点，没有按照预定的顺序动作，而导致断路器误动或拒动的现象。

图3　保护防跳和开关防跳配合使用

因为节点竞争这一问题的存在，开关防跳频繁导致开关跳跃。

现场该220kV线路测控装置合闸脉冲整定为120ms。理论分析可知：遥控合闸命令发出到三相跳闸的时间为t=t1+t2+t3，保护装置型号为RCS-931A/ RCS-902C，动作的主保护为纵联距离保护和纵联差动保护。查阅装置说明书可知，t1断路器机构合闸时间28ms，t2保护动作时间11ms，t3断路器机构跳闸时间50ms。计算可知，t=89ms，小于合闸脉冲整定时间。本次事故正是因为断路器跳闸后，防跳回路仍然没有启动，而实际合闸脉冲依然存在，导致了断路器再次合闸于故障，对电网造成冲击。

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）辅导教材》15.2.12规定，“防跳继电器动作时间应与断路器动作时间配合”，开关防跳不满足此规定。

3　改进意见和方法

3.1保护防跳和开关防跳同时使用

如果将该220kV线路的保护防跳和开关防跳回路同时使用，二次回路中会出现寄生回路。若断路器合位，跳位监视继电器TWJ通过寄生回路接通，导致断路器合位时跳位监视灯点亮，如图1所示。

在该220kV线路汇控柜中引出断路器常闭节点DL，将其串入跳位监视继电器TWJ和开关防跳回路之间。当断路器合位时，其常闭辅助触点DL打开，切断寄生回路，如图2所示。

3.2远方操作使用保护防跳，就地操作使用开关防跳

将三相保护防跳接入三相合闸回路中，即将接入合闸回路的端子排接线4D54改为4D55，如图3所示。同时，将开关防跳回路的接线改成仅把手位于就地时接通，如图所示。该方案简单可靠，因此现场采用该方案。

3.3使用串联式开关防跳

有效闭锁合闸回路、防止开关跳跃，是因为其依靠断路器辅助触点的配合启动防跳继电器。若使用串联式开关防跳回路即可避免这一问题。当跳闸回路接通是防跳继电器启动，其对应辅助触点切断合闸回路，原理类似于本文上述保护防跳，避免了节点竞争导致的开关跳跃现象。

结论

总之，开关防跳原理由于节点竞争问题的存在，易导致开关“跳跃”的发生，本文所述方法对现场的二次接线进行改进，提出开关防跳和保护防跳同时使用，远方操作使用保护防跳、就地操作使用开关防跳，采用串联式开关防跳三种解决方案，针对现场运行设备，将远方操作使用保护防跳、就地操作使用开关防跳作为最终方案，有效解决这一问题。

参考文献

[1] GB/T50976-2014，继电保护及二次回路安装及验收规范[S].

[2] Q/GDW161-2007，线路保护及辅助装置标准化设计规范[S].

[3]帅军庆.国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）辅助教材[M].北京：中国电力出版社，2012：194-196.

中图分类号：TM77

文献标识码：A