断路器失灵保护存在的问题分析及改进

断路器失灵保护存在的问题分析及断路器失灵保护存在的问题分析及 改进改进 0 前言前言 珠海发电厂第一期工程为 2 台 700mw 燃煤机组 日本三 菱公司为总承包商 美国雷神公司为电气部分的分包商 负责 电气设备的供货 设计和安装调试 220kv 系统共有 11 回开关 间隔 6 回出线间隔 每回 220kv 线路配置了 2 套南京自动化 设备厂生产的 csl101a csl102a 型微机保护装置 断路器失灵 保护采用 gec alsthom 公司设备 由于雷神公司对我国线路 保护的设计不理解 设计的线路断路器失灵保护不能与线路保 护正确配合 如线路保护和断路器失灵保护都配置了失灵电流 启动元件 重复设置 断路器失灵保护的重跳回路设计不当 造 成线路的重合闸装置不能重合等 线路开关在正常的停电操作 过程中发生了线路断路器失灵保护误动作现象 2000 年 2 月 9 日 海三乙线路 c 相瞬时性故障 线路保护动作跳开 c 相 由 于启动了线路断路器失灵保护的重跳继电器 跳开了海三乙线 路三相开关 重合闸装置不起作用 2000 年 12 月 3 日 海屏 甲线路停电检修 正常操作断开线路开关 又启动了海屏甲线 路断路器失灵保护 1 断路器失灵保护设计特点断路器失灵保护设计特点 线路断路器失灵保护原理接线如图 1 所示 csl101a 和 csl102a 分别为线路第 1 套保护和第 2 套保护的跳闸接点 lja ljb ljc 为线路保护三相电流检测继电器接点 3i0 为线路 零序保护跳闸接点 radss 为 220kv 母线差动保护接点 上述 保护接点闭合启动断路器失灵保护的电流检测继电器 50bf 50bf 接点闭合启动时间继电器 62bf 重跳继电器 50bf rt 和继电器 86bf 线路断路器失灵保护设计上有如下特点 a 线路和母线任何保护动作均启动断路器失灵保护的电流 检测继电器 50bf 但继电器 50bf 是否启动 还需检测断路器 是否有电流流通 如果断路器已断开 无电流流通 电流继电 器 50bf 不会启动 b 电流检测继电器 50bf 与保护接点串联 只有保护动作 后才将电流检测继电器 50bf 的控制电源接通 防止在线路的正 常运行时电流检测继电器 50bf 启动而误启动断路器失灵保护 c 只有电流检测继电器 50bf 动作后 失灵时间继电器 62bf 才开始计时 当继电器 50bf 和失灵时间继电器 62bf 都动 作后 才启动跳闸继电器 跳 母或 和 母上的断路器 d 失灵保护中设有重跳继电器 50bf rt 当电流检测继电 器 50bf 动作后 启动重跳继电器 50bf rt 重跳断路器一次 若断路器跳开了 回路中无电流 则电流检测继电器 50bf 返回 不动作 失灵时间继电器 62bf 也返回不计时 失灵保护不动作 这样可避免因二次回路问题造成断路器不跳闸的情况下误启动 失灵保护 e 当失灵时间继电器 62bf 动作后 一方面去启动相应的 跳闸继电器跳开其它开关 另一方面 启动继电器 86bf 断开本 断路器跳闸回路的控制电源 防止断路器跳闸线圈长时间通电 而烧坏 2 失灵保护设计存在的问题失灵保护设计存在的问题 2 1 失灵启动回路设计错误 线路保护中有用于启动失灵保护的三相电流检测继电器 lja ljb ljc 它与保护跳闸信号串联启动失灵保护的时间继电 器 再启动失灵跳闸出口继电器 即可构成一套完整的失灵保 护 而雷神公司设计的线路断路器失灵保护有其独立的失灵电 流检测继电器 50bf mcti40 型 这是由于设计时未理解已有线 路保护的事实 将继电器 lja ljb ljc 和零序电流继电器 3i0 当成是三相过电流保护和零序保护 在启动 50bf 时起作用 电 流检测继电器 lja ljb ljc 定值为 0 2a 正常运行时电流继电 器就会动作 按雷神公司设计 在线路正常运行情况下 将启 动线路断路器失灵保护 2 2 失灵重跳使线路重合闸功能失效 如上所述 为防止因二次回路不正常造成断路器不跳闸而 误启动失灵保护 扩大事故 失灵保护中设有重跳继电器 50bf rt 当 50bf 动作后 启动 50bf rt 进而启动线路断路器另一 组跳闸回路 重跳断路器一次 若断路器跳开了 回路中无电 流 则 50bf 复归 失灵时间继电器 62bf 也返回不计时 失灵 保护不动作 当线路发生单相瞬时故障时 故障相保护动作跳单相 重 合闸装置动作重合断路器 如图 1 所示 线路任何一相保护动 作 在断路器断开之前 将启动对应相的 50bf 从而启动 50bf rt 从而跳开三相断路器 因此 尽管线路只发生单相瞬 时故障 但因为在重合闸装置动作之前 失灵重跳继电器 50bf rt 动作将三相断路器跳开了 因此 线路重合闸装置不起作用 造成线路重合闸装置功能失效的原因是每相电流检测继电 器 50bf 动作都启动失灵重跳继电器 50bf rt 而后者动作不是 只跳故障相断路器 而是跳开三相断路器 2 3 断路器手动跳闸回路设计错误 图 2 为线路断路器失灵保护改造后的控制回路 去掉了线 路保护中的三相电流检测继电器 lja ljb ljc 和零序电流继电 器 3i0 接点 而改接永跳继电器 tjr 和三跳继电器 tjq 接点 断 路器手动跳闸回路如图 3 所示 手动跳闸接点 52cs 一方面启 动跳闸线圈 tc 跳断路器 另一方面又分别启动了 tjr 和 tjq tjr 和 tjq 动作后启动失灵重跳继电器 50bf rt 和失灵时 间继电器 62bf 如图 4 在线路断路器正常停运操作时 手动断开了断路器 电 流检测继电器 50bf 不会启动 也不会启动失灵跳闸出口继电器 但 50bf rt 和 62bf 启动并出现相应报警 容易造成运行人员的 误判断 此外 如图 5 所示 失灵保护的跳闸出口回路失去了 62bf 的闭锁条件 降低了失灵保护的可靠性 3 对失灵保护的改造对失灵保护的改造 3 1 对失灵启动回路的修改 雷神公司将 lja ljb ljc 分别当成是线路过电流保护 事 实上 线路保护中的电流检测继电器 lja ljb ljc 与失灵保护 回路中的电流检测继电器 50bf 的作用是相同的 都是检测线路 是否存在电流 均用于失灵启动的电流判断元件 lja ljb ljc 接点不能作为保护信号启动 50bf 如图 2 所示 修改后的失灵 启动回路去掉了 lja ljb ljc 接点 而增加了线路保护的永跳 继电器 tjr 和三跳继电器 tjq 接点 由于零序保护动作启动 tjr 和 tjq 因此 去掉零序保护 3i0 启动 50bf 的功能 3 2 对失灵重跳回路的修改 由于线路保护动作分相启动失灵保护的电流检测继电器 50bf 单相故障时 线路保护只启动故障相失灵保护的 50bf 非故障相的 50bf 不会启动 修改后的失灵重跳回路如图 4 所示 将失灵重跳继电器 50bf rt 接点与失灵保护的每相 50bf 接点串 联启动失灵断路器的重跳 线路单相故障时只重跳故障相断路 器 而非故障相断路器不跳闸 保证线路断路器重合闸功能正 常 线路发生单相瞬时性故障后跳单相重合 由于 50bf 只有 6 个常开接点 因此去掉失灵重跳启动回 路中串接的 50bf 接点 而将其串接在失灵重跳回路中 将 50bf rt 与失灵时间继电器 62bf 的工作电源正极端子 13 与电流 检测继电器 50bf 的电源端子 18 连接 保证只有保护动作后才 能启动 50bf rt 和 62bf 但失去了 50bf 接点的闭锁限制功能 如图 5 所示 由于失灵出口跳闸启动回路中串接了 50bf 接点 发生故障时保护动作 启动了 62bf 但只要断路器已跳开 50bf 不会启动 也不会误启动失灵出口跳闸继电器而跳其它开 关 3 3 断路器手动跳闸回路修改 线路断路器的手动跳闸接点 52cs 只要启动跳闸线圈 tc 跳 开断路器就行了 不必要启动线路保护的永跳继电器 tjr 和三 跳继电器 tjq 因此 修改后的线路断路器的手动跳闸回路去 掉了接点 52cs 启动 tjr 和 tjq 的接线 手动跳开关时不启动 tjr 和 tjq 避免误启动断路器失灵保护 4 结论结论 雷神公司设计的线路断路器失灵保护有其特点 值得借鉴 但由于雷