继电保护与断路器压力闭锁

目前电力系统中的高压SF6断路器操动机构主要采用弹簧储能操动机构、液压操动机构和气动操动机构。

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    操动机构是完成断路器分、合闸操作的动力能源,操动机构性能的好坏,直接影响着断路器的工作。继电保护装置的正确动作和断路器顺利完成分、合闸过程与断路器的操动机构压力是否正常密切相关,因此继电保护和断路器双方在满足各自任务的前提下密切配合显得尤为重要。

    当被保护的元件发生故障时,该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度的减少对电力元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响。能反应电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号,以便值班人员进行处理,或由装置自动进行调整,或将那些会引起事故的电气设备予以切除。

弹簧储能操动机构是由电动机将弹簧拉紧或者是压缩弹簧储能,合闸时弹簧释放,将断路器合上。

气压操动机构和液压操动机构是利用气压或液压储能操作断路器分、合闸。当气压或者液压低于规定值时,启动气泵或者油泵电动机储能,气压或者液压高于规定值时,气泵或者油泵电动机停止。

任何一个完好的断路器操动机构至少能够完成一次“分—合—分”的操作循环过程。当液压操动机构和气压操动机构由于某种原因造成气(液)压力降低,不能保证断路器正确分、合时,按照贮压缸内剩余压力由高到低依次闭锁重合闸、闭锁合闸、闭锁跳闸以及禁止操作。

重合闸压力闭锁接点必须引入继电保护装置,主要原因如下。

第一,若系统内发生永久性故障,保护装置动作跳开相关断路器后,断路器进行一次重合闸,然后加速再次跳开该断路器,此时断路器完成一次“分—合—分”的循环过程,断路器操动机构的压力会降低,如果压力值降低至闭锁合闸的范围,就会断开合闸回路,断路器操作箱内的TWJ(跳位继电器)就会失磁返回,保护装置就会认为断路器在合位(因为现在多数微机保护装置都是以TWJ接点返回来判别断路器在合位),重合闸开始充电。

如果断路器操动机构的打压时间大于重合闸充电时间,重合闸就会在断路器操动机构恢复至正常压力前充满电,为再次重合做好准备,若没有把闭锁重合闸接点引入保护装置,待到断路器操动机构压力恢复至正常值时,合闸回路接通,TWJ重新励磁动作,接点闭合,保护装置会判定断路器由合位变为分位,重合闸会再次动作,使断路器错误的再次重合于故障,然后断路器再次加速跳闸,从而出现类似于“跳跃”的现象,进而损坏断路器。因此必须将闭锁重合闸接点引入保护装置。

第二,对于分相操作的断路器,断路器采用单相重合闸或综合重合闸方式时,压力闭锁还关系到保护的跳闸逻辑。当断路器操动机构压力降低到闭锁重合闸(或闭锁合闸)定值以下时,一方面闭锁重合闸,一方面沟通三相跳闸回路,使不对称故障也三相跳闸。

基于以上两个原因必须将断路器重合闸压力闭锁接点接入重合闸闭锁回路。若断路器操动机构没有闭锁重合闸的接点,则必须优先将合闸压力闭锁接点接至保护装置。

现阶段保护操作回路多直接利用操动机构内闭锁重合闸接点作为微机保护装置的闭锁重合闸的开入量,闭锁保护装置的重合闸;同时也有采用操作箱内重合闸压力闭锁继电器2YJJ常闭接点作为微机保护装置的闭锁重合闸的开入量,开入保护装置来实现的。

当断路器操动机构的操作压力降低至闭锁重合闸的范围,断路器闭锁重合闸压力接点闭合,重合闸压力闭锁继电器2YJJ失磁,2YJJ的常闭接点返回闭合,微机保护装置检测到闭锁重合闸开入端有开入,重合闸放电,从而实现闭锁重合闸。

断路器操动机构压力降低闭锁重合闸应作为微机保护装置的开入量在微机保护装置中实现功能。

断路器操动机构的压力降低闭锁合闸、闭锁跳闸、禁止操作三个功能的最佳实现位置是在断路器操动机构内部来实现,这样可以减少电缆的连接,减少中间环节,断路器的操作回路最简单,压力闭锁的可靠性最高。但是当断路器操动机构内部只有一套压力降低闭锁合闸、闭锁跳闸、禁止操作接点,为了能够实现压力闭锁的同时还能发信号告警通知运行人员,就只能将这三付接点引入保护屏的操作箱启动相应的YJJ回路 ,来同时完成上面的两个功能。

文章来源:《继电保护与断路器压力闭锁》杨建松

《550kV超高压断路器液压操动机构动态特性研究》刘轶琨

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