±800kV侨乡换流站远方分合闸信号经选相合闸装置后对断路器保护重合闸的影响
2017第十二届中国电工装备创新与发展论坛
会议由中国电工技术学会主办，定于2017年8月19-21日在北京铁道大厦召开，本届大会主题为“电网技术创新与电能新业态”。浏览会议详情和在线报名参会请长按识别二维码。
南方电网超高压输电公司广州局的研究人员曹军、黎剑波、陈成、劳颖然，在2017年第5期《电气技术》杂志上撰文，结合运维工作中发现的保护装置异常对侨乡换流站远方分合闸信号经选相合闸装置后对断路器保护重合闸的影响进行了详细的分析，发现经选相合闸装置后的闭锁重合闸回路存在设计性缺陷，研究提出了整改实施方案，保证了设备的安全稳定运行。
对于3/2接线方式下“线-变”串，为保证在电压过零点时实现断路器分合闸动作，减小合闸过程产生的涌流冲击或暂态过电压，一般中开关会设置选相合闸装置。由此会对中开关保护带来一定的影响，使中开关保护在一定的情况下出现无法重合的危险。
1 侨乡换流站断路器保护、操作箱及选相合闸装置简介
侨乡换流站500kV 交流场每个开关配置一块开关保护屏。该保护屏由北京四方CSC-121AN 型开关保护装置、JFZ-22FA 型分相操作箱组成。断路器选相合闸装置为南瑞继保生产的PCS-9830，主要功能是为滤波器组、电容器组、空载线路、空载变压器、电抗器等断路器提供最优的选相分合闸解决方案。
该装置接收到来自控制系统的分合闸命令后，进入启动程序，暂保留此分合闸命令并考虑断路器的预期操作时间，对各种因素所造成的延时（如温度、控制回路电压、静置时间等）进行补偿，以分相命令的形式发送至各相断路器分合闸线圈，保证了在电压过零点时实现断路器分合闸动作，减小合闸过程所产生的涌流冲击或暂态过电压，从而提高了电气元件的使用寿命，避免了对系统的干扰及电气设备的暂态冲击，是开关智能化手段之一，因而在特高压换流站中得到了广泛应用。
2 事件介绍
侨乡站500kV交流场为3/2接线方式，线路间隔的断路器保护重合闸方式为单重。2013年9月4日侨乡换流站发现5052断路器保护装置充电灯灭，500kV交流场第五串接线图如图1所示。检查5052断路器保护内部开入“闭锁重合闸”开入为“1”。此时若换江乙线线路存在单相接地故障，线路保护将直接三跳5052开关，使事故范围扩大。
图1 500kV第五串交流场接线
3 断路器保护“闭锁重合闸”开入的分析
四方CSC-121AN断路器保护“闭锁重合闸”开入经6个辅助接点送入装置，如图2所示。当6个辅助接点的任一个闭合，将导致“重合闸放电”有开入，此时保护将闭锁重合闸，充电灯将熄灭。
6个辅助接点分别为HHJ1、1JJ1、1TJR4、2TJR4、1TJF1、2TJF1。其中TJR为不启动重合闸启动失灵，TJF为不启动重合闸不启动失灵，TJR、TJF动作时，1TJR4、2TJR4、1TJF1、2TJF1常开接点闭合，此时断路器保护有闭锁重合闸开入，实现不启动重合闸的功能；1JJ1为第一组直流电源监视继电器，由于合闸回路只采用第一组直流电源，若第一组直流电源失电时，此时应闭锁重合闸，当第一组直流电源失电，1JJ失磁，1JJ1常闭接点闭合，此时断路器保护有闭锁重合闸开入；HHJ为合后继电器，手合置位，手跳复位；手跳时，HHJ1常闭接点闭合，此时断路器保护有闭锁重合闸信号，实现了手跳闭锁重合闸的功能。
在5052断路器保护重合闸灯灭期间TJR、TJQ和1JJ辅助接点均打开。5052开关退至检修后，远方合闸时保护仍无法充电，在励磁手动合闸继电器SHJ合闸时保护可以充电。交流场第五串有500kV站用变压器，远方分合信号经过了选相合闸装置后送到操作箱，后文中将进行具体分析。
图2 闭锁重合闸开入
3.1选相合闸装置在退出时的分析
当选相合闸装置在退出状态，远方合闸命令经断路器操作箱的4Q1D：33启动1SHJ继电器，同时HHJ励磁，处于“手合置位”状态，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。
远方分闸命令送至操作箱的4Q1D:37启动STJ，STJ辅助接点闭合使HHJ处于“手跳复位”状态，断路器保护装置会报“闭锁重合闸”信号。据以上分析，选相合闸装置退出时，远方分合闸信号对断路器保护“闭锁重合闸”开入没有影响。
图3 选相合闸装置退出时的跳合闸回路
图4 选相合闸装置退出时送至操作箱的信号回路
3.2 选相合闸装置在投入时的分析
选相装置投入时，选相装置合闸命令分别送至操作箱的4Q1D58、60、62进行合闸（见图5），此时合闸不启动HHJ合后继电器，HHJ保持原有状态；
图5 选相合闸装置投入时合闸信号回路
选相装置投入时分闸命令分别送至操作箱的4C1D1、3、5进行分闸（见图6），HHJ依然保持原有的状态。
图6 选相合闸装置投入时分闸信号回路
综上分析可知，在投入选相合闸装置前HHJ保持在复位状态，则HHJ常闭接点闭合，断路器保护会收到“闭锁重合闸”开入；若在投入选相合闸装置前HHJ保持在励磁状态，则HHJ常闭接点打开，断路器保护不会收到闭锁重合闸开入命令。所以当选相合闸装置投入后HHJ合后继电器被旁路，断路器保护能否收到“闭锁重合闸”开入取决于投入选相合闸装置前HHJ的状态。
4 处理建议与解决方案
断路器保护屏的HHJ闭锁重合闸改为STJ闭锁重合闸。将图2所示的重合闸闭锁条件中，HHJ闭锁更改为STJ闭锁。
通过上述更改，可以解决在当HHJ未励磁状态下，经选相合闸装置合闸断路器，重合闸无法充电的情况。可以确保在断路器合闸时，重合闸均可以充电。
闭锁重合闸的继电器由HHJ更改为STJ，解决了断路器合闸时重合闸不能充电的问题，但手动经选相合闸装置分闸时，仍无法闭锁重合闸。此时断路器保护认为开关偷跳，会启动重合闸再次将断路器合上。
目前南方电网500kV线路重合闸方式一般为单相重合闸，经选相合闸装置给断路器合闸，三相之间虽然也是先后合闸，但之间的时间间隔为几个毫秒级，重合闸延时可以躲过选相合闸时的间隔，所以重合闸不会动作。
但从继电保护回路设计来说，手跳断路器没有闭锁重合闸回路是不正确的。若选择的重合闸方式为综合重合闸或三相重合闸，均会导致经选相合闸装置给断路器分闸时，重合闸误动作。因此，断路器保护需要外部提供一个手动分闸信号，用于闭锁重合闸。
4.1 方案一
通过修改就地控制接口屏的内部逻辑来增加一路接点输出。当远方或在就地控制接口屏发出分闸命令时，就地控制接口屏会同时发出两组信号，一组用于分闸，另一组用于闭锁重合闸。此方案的好处是不用外接继电器。
4.2 方案二
在跳闸信号到选相合闸装置前的回路增加一个回路启动继电器用来闭锁重合闸。当选相合闸装置在发出三相分闸命令时，图7中的6ZJ继电器会励磁，此时图8中6ZJ的辅助接点闭合用来闭锁重合闸。该方式无需更改硬件回路，可靠性高，原电缆有备用芯可用，无需重新铺设电缆。
由于就地控制接口屏没有备用输出接点，实际采用了方案2进行处理。处理完成后进行了开关分合试验，试验结果均正常。
图7 选相合闸装置增加的闭锁回路
图8 修改后的重合闸放电开入
5 结语
侨乡换流站交流场经选相合闸装置的断路器保护均存在HHJ合后继电器被旁路的情况，若远方分合闸信号发送时HHJ在复位状态将导致断路器保护失去重合闸功能。
本文详细分析了远方分合闸信号经选相合闸装置与不经选相合闸装置对于断路器保护重合闸功能的影响并对相关的设计缺陷提出了整改方案。