500 kV线-变串中断路器重合闸误闭锁分析及优化

鞠翔，黄大彬，李浩

（中国南方电网有限公司超高压输电公司昆明局，昆明 650000）

0 前言

据统计，架空输电线路上有90%的故障是瞬时性故障。使用自动重合闸装置，对瞬时性的故障可迅速恢复正常运行，提高了供电可靠性，减少了停电损失；对由于继电保护勿动、工作人员误碰断路器的操作机构、断路器操作机构失灵等原因导致的断路器的误跳闸可及时补救，提高了系统并列运行的稳定性[1-3]。

±800 kV普侨直流工程交流场投运后不足两个月的时间，侨乡、普洱换流站相继发生500 kV线-变串中断路器重合闸灯熄灭，重合闸被闭锁事件。经过检查为设计原理上的原因，造成换流变压器选相合闸装置投入后误将中断路器重合闸装置闭锁。后经过重新设计后，消除了此类隐患。

此次故障对工程设计及设备验收具有参考意义，可避免继电保护原理性缺陷造成事故。

1 故障情况

某5052断路器保护装置充电灯灭。发现5042断路器保护装置充电灯灭，报文显示重合闸已被闭锁。两站5042、5052断路器都为线-变串中断路器。

经检查发现：换流变压器选相分合闸装置PSD投入时，远方合闸命令不经过操作箱手合继电器(1SHJ)而直接接入分相合闸回路，此时合后位置继电器(HHJ)保持原来的状态。由于中间断路器合闸前合后位置继电器(HHJ)是“分后位置”状态，所以断路器保护一直会有“闭锁重合闸”的开入信号，导致中间断路器合闸后，断路器保护装置充电灯灭，不能实现重合闸功能。

2 传统重合闸闭锁回路及分合闸回路

2.1 传统重合闸闭锁回路简析

一般情况下，重合闸闭锁回路共有6个辅助触点，如图1。1TJF、2TJ1两个常开节点分别对应第一、二组非电量保护动作辅助节点；而1TJR、2TJR两个常开节点分别对应第一、二组永跳动作辅助节点；1JJ为第一组控制回路断线辅助接点[4-7]。

需要重点强调的是HHJ，HHJ为合后位置继电器，是串接在手跳、手合回路中的一个磁保持继电器（手合励磁，手跳返回），如图3和图4，其作用为：

1）手动跳开断路器闭锁重合闸，如图1；

2）HHJ辅助触点与跳闸置位继电器TWJ辅助触点构成状态不对应回路，如图2，当断路器出现非人为控制的由合位变为跳位时，状态不对应继电器提供发事故告警信号的接点及面板告警信号。

图1 重合闸闭锁回路

图2 状态不对应回路

2.2 传统分合闸闭锁回路简析

远方合闸命令经断路器操作箱的启动手合继电器(1SHJ)，同时还起动手合后加速继电器(2SHJ)、合后位置继电器(HHJ)，使合后位置继电器(HHJ)处于 “合后置位”状态，见图3[7-8]。此时，合后位置继电器(HHJ)常闭辅助接点HHJ1打开，断路器保护装置不会收到“闭锁重合闸”开入。当远方分闸命令送至操作箱时，手跳继电器(1STJ)被启动，手跳继电器(1STJ)辅助接点闭合使合后位置继电器(HHJ)处于“分后位置”状态，见图4[9-10]。此时合后位置继电器(HHJ)常闭辅助接点HHJ1闭合，装置会报“闭锁重合闸”信号。

图3 传统中断路器合闸回路

图4 传统中断路器分闸回路

3 传统重合闸闭锁回路的设计缺陷

为了抑制超高压直流输电系统对换流或站用变压器、交流电容器组等容性负载投切过程中产生的含有较高直流分量的励磁涌流和操作过电压，换流站选用断路器选相分合闸装置(Phase Selection Device，简称 PSD 装置 )控制其断路器分合。PSD装置指通过一定的手段使断路器动、静触头在系统电压波形的指定相角处分合，使电力设备在对自身和系统冲击最小的情况下投切入电力系统的技术。

换流站线-变串中断路器会根据实际运行情况选择投入或者退出选相分合闸装置PSD，在特定情况下，会造成重合闸闭锁回路误闭锁。

当选相分合闸装置PSD退出时，换流站分合闸二次回路与传统设计一致，合后位置继电器(HHJ)能正确指示断路器状态，此时不会发生闭锁重合闸的异常。

当选相分合闸装置PSD投入时，分相合闸命令分别送至操作箱A、B、C三相合闸回路直接合闸，见图5，此时合闸不启动合后位置继电器(HHJ)，合后位置继电器(HHJ)保持原有的状态，这里需要分两种情况讨论：

1）若之前不经选相合闸装置合闸，则合后位置继电器(HHJ)在励磁状态，即无闭锁重合闸开入；

2）若之前不经选相合闸装置分闸，则合后位置继电器(HHJ)失磁，此时会发闭锁重合闸信号。

此外，分相跳闸命令同样分别送至操作箱的A、B、C三相跳闸回路直接跳闸，见图6，位置继电器(HHJ)保持原有的状态。

图5 选相分合闸装置投入时中断路器合闸回路

图6 选相分合闸装置投入时中断路器分闸回路

因此当换流变压器选相分合闸装置PSD投入时，断路器合闸前的合后位置继电器(HHJ)是“分后位置”状态，合闸后断路器保护一直会有“闭锁重合闸”信号开入，不能实现重合闸功能。

4 重合闸闭锁回路的优化设计

为了避免换流站500 kV线变串上的中断路器操作箱由于合闸前的合后位置继电器(HHJ)的处于“分后位置”状态，而导致断路器的充电灯灭的情况发生，我们提出了2种优化设计。

4.1 优化方案一

1）取消线变串上的中断路器操作箱合通过合后位置继电器(HHJ)辅助接点闭锁重合闸的回路；

2）将操作箱中的中间继电器（例如：5ZJ）并联至手跳继电器(1STJ)回路，通过使用5ZJ中间继电器辅助触点增加手动跳闸短时闭锁重合闸功能的方法实现手动跳开断路器闭锁重合闸的功能。

改造后回路图如图7。

图7 操作箱回路改造图1

4.2 优化方案二

1）直接采用手跳电压继电器（1STJ）的常开接点作为“闭锁重合闸”的开入；

2）手跳电压继电器为不保持继电器，当手跳命令消失后，继电器辅助接点即返回，“闭锁重合闸”正电开入消失，重合闸即可以进行充电。

改造后回路图如图8。

图8 操作箱回路改造图2

5 结束语

传统重合闸闭锁回路直接应用于换流站线-变串中断路器时，在换流变压器选相分合闸装置PSD投入情况下存在误闭锁断路器重合闸功能的风险，在换流站设计初期应引起重视。

本文提出了2种重合闸闭锁回路优化设计闭锁方案，分别应用于楚雄、普洱换流站，至今两站未再发生因重合闸闭锁回路设计原理缺陷造成的断路器重合闸误闭锁问题，说明这2种设计方案符合现场实际情况。