关于110kV变电站开关异常偷跳重合现象的分析及改造

关于110kV变电站开关异常偷跳重合现象的分析及改造
摘要：本文结合多年工作经验，针对微机保护装置与GIS断路器在电气控制回路配合中存在的问题，进行了简要的分析，并提出解决的办法，以供参考；
关键词：偷跳；重合闸；跳闸回路33；跳闸回路37；
前言
在我公司承建的武汉110kV江发路变电站电气安装工程竣工验收过程中，一次验收组验收110kV线路GIS组合电器开关操作回路时，发现当断路器处于分闸状态，近控远控转换开关由近控状态转换至远控状态时，开关自动合闸，查询综自系统动作事件，后台报文显示“110kV开关偷跳重合闸”。

据验收组反应110kV线路12和17开关均出现同一情况，怀疑GIS本体上近控远控转换开关和分合闸转换开关电气回路混淆。

偷跳是无任何保护动作，无正常操作的情况下，开关自动跳开的现象。

本文针对上述异常情况对微机保护装置和GIS开关的控制和保护相关回路进行了一些分析，并提出解决的办法。

问题的出现及原因其分析：
GIS组合电器开关使用的是河南平顶山高压开关厂的产品，综自系统采用的是北京四方CSC-2000，110kV线路保护装置是CSC-161AQZ1型数字式线路保护装置。

出现以上异常状态，我们首先仔细核对图纸，确认接线无误，近控远控转换开关、分合闸转换开关功能正确。

既然110kV线路开关是在分闸状态操作近控远控转换开关时合闸，报文显示是重合闸动作，那操作前开关应该是重合闸准备和投入状态，操作后有重合闸信号输入。

重合闸的启动有两个回路：保护启动以及断路器位置不对应启动，综合当时现场情况和后台记录动作事件，初步判断是断路器位置不对应启动引起断路器偷跳重合。

我们分析一下开关动作前后的状态：
断路器控制回路原理：
我们通过核对断路器控制回路图1、和保护装置控制原理图2（注：本文原理图只简化标出与本文相关回路）发现：1）只要断路器处于合闸状态，断路器辅助开关F2闭合，无论GIS本体上近远控转换开关置于近控或远控状态，正电源通过红灯-合闸位置继电器-跳闸信号继电器TXJ-TBJ-回路37 –F2闭接点-跳闸线圈-负电源导通，保护装置红灯亮（红灯监控跳闸回路的状态正常），重合闸开始充电，经15S充电结束，并判断是否具备重合条件；2）开关处于分闸状态
时，断路器辅助开关F1闭合，正电源通过绿灯-跳闸位置继电器–合闸回路7-GIS 本体近远控转换开关ZK，如果GIS本体近远控转换开关处于近控，断路器本体合闸回路被接通，远方合闸控制回路被断开，保护装置绿灯不亮（绿灯监控合闸回路的状态异常），此时不能远方合闸；GIS本体转换开关处于远控，合闸控制电源再经F1闭接点-合闸线圈-负电源回路被接通，装置绿灯亮（绿灯监控合闸回路的状态正常），此时能实现远方合闸；
断路器偷跳重合原因：
GIS从就地操作状态（远方控制回路被断开）转换到远控状态，远方控制回路被接通，只要开关是分位，且重合闸投入并具备重合条件，保护装置就会判断断路器位置不对应启动偷跳重合，从而合上断路器，此时远控开关接点3-4起到合闸的作用而造成操作人员的误解。

近控手动分闸为什么没有闭锁重合闸？
偷跳重合前断路器处于分位，也就是说断路器在近控状态下执行了分闸操作，按常理来说，无论近控远控手动分闸都应该闭锁重合闸的，为什么没有实现闭锁重合呢？
闭锁重合闸主要是通过对重合闸回路放电来退出重合闸。

如图2中遥控分闸启动了一个手跳继电器，通过手跳闭锁重合闸回路放电；而近控断路器时就地分闸直接接通跳闸回路37，无法对重合闸放电（图1），因此也不能闭锁重合而造成断路器重合闸动作；
由此看来造成此种异常的条件：1、事先遥控先合过开关，且重合闸启用并具备启动条件；2、GIS本体断路器处于分位，近控状态切换到遥控状态。

回忆当时现场验收情况，现场断路器电气回路部分验收先操作的远控，经远方各种状态操作无误后，恰巧断路器在合上的状态转到GIS本体操作，此时有足够的时间重合闸充电成功。

当本体近控操作验收完成后转换远控开关时出现以上异常，查看后台110kV线路开关事件显示：断路器状态分合闸操作后出现“控制回路断线”，最后到“偷跳重合闸”，证实了此种推断。

三、解决方案：
解决方案既要能够满足开关正常控制保护的功能，也要具备偷跳重合闸的要求，更重要的是开关不至于误动作，我们对控制回路作出如图3修正：将GIS本体近控分闸回路分合转换开关KO和37回路断开，取断路器本
体操作回路至保护装置控制回路的控制电缆02Y（07Y）-116备用芯，接至装置手动跳闸回路33。

通过对该电气控制回路的改动，多次反复操作试验，都没有出现异常。

一次无意却又是巧合的操作，发现运行设备的安全隐患，通过以上分析和改造，得到了设计和运行部门的认可，消除了潜在的缺陷，同时也时时刻刻提醒着我们工作中一定要保持认真严谨的工作态度。

四、结束语
通过对110kV变电站直流空气开关的配置研究，对我国110kV变电站空气开关配置的现状和存在的问题进行了详尽的梳理，
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。