吴家乐，于远鹏，高翠峰

(1.雅砻江水电开发有限公司锦屏水力发电厂，四川 西昌 615000;2.雅砻江水电开发有限公司二滩水力发电厂，四川 攀枝花 617000)

1 引言

水电厂500kV GIS广泛采用3/2或者4/3接线方式向外输电，因为此两种接线输电方式运行方式灵活、可靠性较高。特别是在此两种接线方式下，水电厂500kV GIS输电线路开关保护重合闸的配置，对于继电保护和输电运行方式来说非常重要，特别是500kV高压输电线路－变压器中间开关保护的重合闸，它会影响整个电厂发变组系统、GIS输电系统，甚至整个电网系统的安全稳定。通过对某水电厂特殊运行方式下，从主接线500kV高压输电线路－变压器中间开关重合闸相关问题出发，从运行人员现场实际操作的角度考虑，分析操作过程中存在的风险点，进而提出改进方法，来说明改进完善的优越性。

2 500kV线路开关保护

500kV 3/2或4/3接线的线路保护采用双重化配置，并且各带重合闸装置，在配置线路上两开关先合后合及二次接线方面会很复杂，对设备运维、操作调试方面也带来诸多不便，进而影响继保装置可靠运行。通过配置合理的独立的重合闸保护装置来控制线路开关，配置的线路保护装置是用来可靠跳开线路开关，即便是单相故障也给线路开关发三相跳闸令。至于是否重合闸、何条件下重合闸、重合闸动作后果等问题，只与开关保护配置有关。配置独立的开关重合闸装置可简化二次接线，减少在运维和调试工作中人为的失误。

线路－主变中间开关的重合闸保护配置情况很重要，因为线路－变压器中间开关即担任对线路送电任务也担任对变压器送电任务，而在线路发生单相故障时，不允许中间开关重合于故障主变，所以该中间开关重合闸功能通常退出，但是若该中间开关单相重合闸保护退出，则可能导致该中间开关三相不一致运行，对发变组和电力系统运行均会造成严重危害。

3 分析某厂线路－主变中间开关重合闸装置

3.1 某水电厂当前运行状态

3.1.1 一次设备状态

以某水电厂500kV线路－主变4/3单串接线为例，如图1所示。下边分析讨论均以图1为基础，5041、5042 开关送出线 1，5042、5043 开关送 6#主变6B，5043、5044 开关送出线 2;5042、5043 开关为中间开关，5041、5044 为边开关。正常运行时，5041、5042、5043、5044开关合环运行，出线1回线、出线2回线线路保护为双重化配置，500kV开关均采用南瑞开关失灵保护及自动重合闸装置。5042开关的动作既受线路保护控制，又受开关保护的控制。

图1 某水电厂4/3单串接线图

3.1.2 二次设备状态

出线1线路两套保护均正常投入运行，合闸开关的失灵保护、三相不一致保护正常投入运行，且合闸的线路开关重合闸功能正常投入运行，该电厂投运单相重合闸功能(5041开关延时0.5s先重合闸、5042开关延时1.0s后重合闸)，重合闸装置沟通三跳功能退出运行，“沟通三跳”压板停用。线路的两套主保护定值都要求本装置重合闸退出，采用开关保护重合闸。5042开关保护定值整定为:开关重合闸退出，三相不一致保护、不一致经零序、不一致经负序电流开放;不一致零序、负序过流定值均为0.1A。保护装置采集自产零序电流，即通过矢量运算3I0=IA+IB+IC来动作。在正常情况下，零序电流3I0和负序电流值均很小，整定定值要考虑躲过该值，所以不会影响保护判断;在三相不一致运行情况下，当零负序电流值大于整定值时，不一致保护会动作。

3.1.3 三相不一致保护逻辑

如图2开关三相不一致保护逻辑图所示，开关三相不一致保护动作逻辑为:当开关三相不一致保护功能投入时，TWJA、TWJB、TWJC(TWJA、TWJB、TWJC 分别表示A、B、C三相的跳闸位置继电器的接点输入信号)中任一相动作并且无流时，逻辑会认为此相开关已跳闸，若开关三相中任一相在跳闸位置但是三相又不全在跳闸位置，则逻辑会认为开关三相不一致。开关三相不一致即可经零序电流又可经负序电流动作，由三相压板分别控制其功能的投退。线路CT采集三相电流，分别通过4000/1变比降流后送入保护装置，其中In=1A，当A、B、C三相电流中某一相电流大于0.06In时，则判断开关该相有流。

图2 开关三相不一致保护逻辑图

3.2 检修内容及停电范围

6#厂高变26B调整分接头(由3档调至2档)，拉开6#主变6B高压侧50426刀闸，拉开6B高压侧开关5042及两侧刀闸，6#主变6B停电，6#机组停运。在特殊运行方式下，该水电厂5042开关处于临界状态下，各个方向的保护均不会动作。

3.3 故障风险分析

3.3.1 线路单相瞬时故障

当出线1回线路发生单相瞬时故障时，由出线1回线线路保护动作发出单相跳闸令，5042开关、5041开关单相跳闸，5041开关单跳后重合成功。此时，虽然5042开关保护重合闸充好了电，但单相重合闸压板退出且重合闸装置“沟通三跳”压板也退出，造成5042开关非全相运行，此时，5042开关只有依靠三相不一致保护动作跳闸，但是不能保证其可靠动作。因为当运行负荷小于180万千瓦即流过5042开关单相的电流小于400A，二次电流值小于不一致零负序过流定值(400/4000=0.1A)，所以在单相瞬时故障时，三相不一致保护不会动作，将导致5042开关非全相运行，会影响整个电网的稳定运行。若5042开关非全相时的不一致零负序过流值大于定值0.1A，将由三相不一致保护出口跳5042开关。

在5041边开关检修或者5044开关和5043开关分闸时，出线1回线线路单相瞬时故障时，线路保护动作发出单相跳闸令，5042开关跳开故障相，因重合闸退出，若三相不一致保护不能启动，使5042开关非全相运行，对6#主变6B及电网稳定运行有影响。

3.3.2 线路单相永久性故障

在出线1回线线路发生单相永久性故障时，由出线1回线线路保护发出单相跳闸令，使5042开关、5041开关单相跳闸，5041开关经延时0.5s后重合闸，重合于故障后，线路保护发三跳令，加速跳开5042开关、5041开关三相，对系统运行并无大的影响。在5041边开关检修时，出线1回线线路发生单相永久性故障时，由出线1回线线路保护发出单相跳闸令，5042开关跳故障相，因重合闸退出，不重合，对侧开关重合不成功再次跳闸，此时，本侧三相不一致保护不可能启动，使5042开关非全相运行送空线路。

3.3.3 线路两相及以上故障

在出线1回线线路发生两相及以上故障时，线路保护直接发出三跳令，不会出现单相跳闸情况。

3.3.4 变压器故障

6B故障时，无论主保护还是后备保护动作，均发永跳令，闭锁重合闸。使5043、5042开关三相永跳，不会出现非全相运行的情况，对变压器和电网稳定运行均无影响。

3.5 原因分析

先停运5042开关重合闸功能，再拉开5042开关，然后拉开50426、50421、50422刀闸。在停运5042开关重合闸功能之后，若此时出线1发生单相(例如A相)瞬时接地故障时，由出线1保护动作发出单相跳闸命令，此时，5041、5042开关A相均跳闸;重合闸功能动作启动，5041开关A相跳闸后重合闸动作成功，5041开关A相重合成功。此时，虽然5042开关保护重合闸充好电了，但是5042开关重合闸退出运行，并且重合闸装置沟通三跳功能也退出运行，造成5042开关缺相运行(B、C两相运行)，此时，5042开关只有依靠三相不一致保护动作跳闸，但是不能保证5042开关三相不一致保护可靠动作跳闸。

4 改进及处理方法

综上分析，线路－主变中间开关保护重合闸退出后，在线路发生单相故障时，可能对电网稳定运行造成不良影响。根据开关保护逻辑及现场实际操作，提出改进方法。

4.1 改进方法一

在中间开关保护定值基础上，投入重合闸装置“沟通三跳”压板，保护动作发出单相跳闸令时，直接使中间开关三相跳闸不重合;而线路边开关5041开关按照原方式加用重合闸，单相跳闸后单相重合闸，若重合于永久故障时三跳不重合。此时可根据边开关5041的重合后果，人为决定是否合上中间开关5042。若边开关5041开关重合成功，则可以合上中间开关5042，若线路为单相永久性故障时，边开关5041开关重合不成功，则中间开关5042就不需再合闸。

4.2 改进方法二

在中间开关5042保护原定值的基础上，将控制字投入不一致保护和不一致经零负序整定为“0”，使不一致不经零序电流或负序电流开放的控制。在线路单相故障时，任一项TWJ动作，且无电流时，确认为该相开关在跳闸位置，当任一相在跳闸位置而三相不全在跳闸位置时，不一致保护动作使中间开关5042三相跳闸不重合，边开关按原来的情况跳合，此时，避免了中间开关5042的非全相运行。根据边开关5041开关重合的情况，人为决定是否合上中间开关5042。

4.3 改进方法三

投入中间开关5042保护的重合闸功能，在线－变串合环运行时，5042开关保护整定为:“投重合闸”、“投TWJ起动单相”、“投单重方式”以及“后合固定”(使中间开关5042固定迟后于边开关5041重合)控制字均置“1”，当线路单相故障时，线路保护发单跳令，边开关、中间开关跳闸后，可进行重合。边开关5041开关(延时0.5s)先重，若成功，则中间开关5042(延时1.0s)随即重合，避免中间开关5042的非全相运行。

4.4 运行操作方法

在整个电力网络安全稳定运行中存在着一定的风险隐患，若进一步发展，其后果会很严重;为了避免这样的风险隐患，需要采取正确合理的操作步骤，从操作方法上加以改进，这对于该水电厂的运行人员来说提出了更高的要求。

6#机组及6#主变6B停电，运行人员操作顺序改进为:

①拉开5042开关;

②拉开50426刀闸;

③拉开50421、50422刀闸;

④加用出线1开关重合闸“沟通三跳”压板;

⑤停用5042开关重合闸。

5 优点好处

停用5042开关重合闸方式，重合闸出口压板退出运行，投入重合闸装置沟通三跳功能，即投入重合闸装置“沟通三跳”压板。在线路发生单相瞬时故障时，保护动作发单相跳闸命令，直接使5042开关三相跳闸不重合，而线路边开关5041开关按照原方式加用重合闸，单相跳闸后单相重合闸，若重合于永久性故障时三跳不重合。先投“沟通三跳”压板，后退出重合闸，防止在操作期间发生故障，线路保护动作跳闸造成非全相运行对系统的冲击。

6 结论

电站是整个电力系统输送电力的源头，是保证电网安全稳定运行、保证人民安居乐业的关键所在，作为电站运行维护先锋军的运行人员来说，则提出了更高的要求，如何采取优化合理的操作方式，尽量减少人为因素影响，确保电厂正常运行。改进方法一、二较简单，不受主变运行方式限制，线路边开关重合成功后需人为合上中开关，电厂须有人员值班。方法三简单可行，边开关重合成功后保护自动后合中间开关，不需人为干预，但对主变运行方式有限制，当主变边开关因故停电时，应避免经中间开关供6B运行，防止线路单相故障时，中开关单相跳闸后主变三相不一致运行。在水电厂“无人值班、少人值守”趋势下，建议采用改进方法三，因为其可行性更强，便于统一管理、维护。

［1］张志竟，黄玉铮.电力系统继电保护原理与运行分析［M］.中国电力出版社，1995，11.

［2］李光琦.电力系统暂态分析［M］.水利电力出版社，1984.10.

［3］断路器本体三相位置不一致保护的应用［J］.农村电气化，2008.

［4］机电设备运行规程［S］.二滩水力发电厂发布，2008.

［5］四川电力系统电气设备停修申请书［Z］.某电站6机厂高变调整分接头，2011.