阻塞滤波器旁路开关双合闸线圈改造及应用

【摘 要】本文介绍了托克托发电公司阻塞滤波器旁路开关合闸回路的设计缺陷、新增双合闸线圈的改造方法。通过在原阻塞滤波器旁路开关中新增一套完整合闸线圈、合闸控制回路，，防跳回路，以提高旁路开关合闸可靠性，防止由于旁路开关单合闸线圈故障时无法合闸导致的电气设备损坏和危及电网安全的事故，提高了设备运行可靠性。

【关键词】阻塞滤波器；双线圈；旁路开关；防跳

引言

我厂阻塞滤波器是由电容器、电抗器、电阻器以及MOV非线性电阻构成的一次设备。其中MOV非线性电阻是用于过电压保护，电容器和电抗器经过串并联构成高阶的带通、带阻滤波器，电阻器是用于提高滤波器的阻尼。阻塞滤波器分相安装在主变高压侧的中性点处。正常运行的时候，静态阻塞滤波器是对工频呈现低阻抗状态，但是对特定的次同步频率呈现高阻抗状态，可以有效阻塞次同步得电流，减小次同步电流对发电机的影响。此外阻塞滤波器装设了旁路开关，当阻塞滤波器一次设备出现异常时，旁路开关闭合，阻塞滤波器退出运行。

1.改造背景

按照国标《GBT14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程》第6.6.1条之规定：220kV及以上电压的断路器应具有双跳闸线圈。对合闸线圈无要求。由于阻塞滤波器运行方式的特殊性，其保护动作后要求对旁路开关进行合闸以确保阻塞滤波器一次设备不损坏。在阻塞滤波器旁路开关的二次操作回路中发现合、分闸线圈分别各有一套。因此需要在阻塞滤波器旁路开关中新增一套完整的合闸回路（合闸为阻塞滤波器设备退出运行），包括旁路开关本体控制箱及保护相关的出口回路。

2.改造前阻塞滤波器旁路开关控制原理

1）阻塞滤波器保护装置的构成及配置的保护功能

阻塞滤波器保护配置为双重化，配置完全相同的A、B两套保护屏，每套保护中有阻塞滤波器差动、引线零序差动保护、阻塞滤波器0-3阶电抗器保护、阻塞滤波器0-3阶电容器保护、阻塞滤波器0-3阶MOV保护、阻塞滤波器电容器不平衡、熔丝保护、失谐保护。保护装置主要采用了美国GE 公司生产的UR系列保护装置和PACRx3i可编程控制器构成。

2）阻塞滤波器保护装置的出口方式

阻塞滤波器出口方式共有2种，分别为合阻塞滤波器旁路开关和跳机。其中阻塞滤波器差动、0阶MOV一段时限过流保护、0-3阶电抗器过流保护、0-3阶电容器过流保护、0-3阶MOV过流保护、电容器不平衡、熔丝保护、失谐保护出口方式为合对应相的阻塞滤波器旁路开关。电缆差动保护、阻塞滤波器两相旁路、旁路开关失灵保护、0阶MOV二段段时限过流保护出口方式为动作于跳机。

3）阻塞滤波器旁路开关回路中存在的问题

当阻塞滤波器某相发生电气设备故障，需要将阻塞滤波器故障相退出运行，就要求合上该故障相旁路开关。此时如果旁路开关的合闸回路或合闸线圈有问题，则旁路开关无法合闸，使阻塞滤波器一次设备无法退出带故障运行的状态，将造成电气设备的严重损坏，机组后备保护动作跳机、甚至可能危及系统的安全。所以需要对旁路开关的合闸回路进行改造，以保证开关合闸的可靠性。

3.双合闸线圈二次回路的设计与改造

托克托发电公司阻塞滤波器旁路开关合闸方式有四种：DCS远方操作合闸、就地端子箱及机构箱就地合闸、阻塞滤波器保护A屏保护动作合闸、阻塞滤波器保护B屏保护动作合闸。

阻塞滤波器保护A屏、阻塞滤波器保护B屏都通过接口屏对旁路开关发出合闸命令，且合闸回路只有一套。旁路开关的合闸回路或合闸线圈有问题，则旁路开关无法合闸，无法将阻塞滤波器一次故障设备隔离，将造成电气设备的严重损坏。

改造后新增一套合闸线圈，按照国标《GBT14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程》第4.2.21条之规定：对于100MW及以上容量的发电机变压器组装设数字式保护时，除非电量保护外，应双重化配置。当断路器具有两组跳闸线圈时，两套保护宜分别动作于断路器的一组跳闸线圈。因此设计由阻塞滤波器保护B屏单独启动新增的合闸线圈，本次改造需要增加一套独立的直流电源，原阻塞滤波器保护A屏的出口回路不变。

通过这个改造后阻塞滤波器旁路开关有两套完整的合闸线圈，防止了在电气设备故障合旁路开关时，由于旁路开关单套合闸线圈故障拒合，而造成阻塞滤波器一次设备损坏或危及电网安全事故的发生，大大提高开关合闸回路的可靠性，提高了阻塞滤波器设备运行的安全性。

4.旁路开关防跳回路的改造

阻塞滤波器工程中所使用的旁路开关，其就地控制箱内所设计的防跳回路为跳优先，即在合闸指令保持的情况下保护跳闸，则防跳回路启动，使开关保持在分闸状态。而托克托发电公司阻塞滤波器的运行方式为旁路开关断开时，一次设备投入运行，旁路开关合闸后，设备退出运行；因此当分闸指令回路存在问题，指令长发时，若此时阻塞滤波器设备出现故障，保护动作要求旁路开关合闸时，旁路开关会先合闸，再次分闸并保持在分闸状态。使阻塞滤波器一次设备无法隔离，进而扩大事故范围。

因此阻塞滤波器旁路开关的控制回路应改为合闸优先，即防跳回路应为：分闸指令保持的情况下，保护动作启动合闸回路，此时防跳回路启动，保证开关保持在合闸状态并将分闸指令隔离。

按照合优先的原则对阻塞滤波器旁路开关控制回路进行改造，要求当分合闸命令同时出现时，开关必须保持在合闸状态。该要求也同样适用于新增的合闸回路中。由于新增的合闸回路接线未通过接口屏（防跳继电器位于接口屏内），直接接至旁路开关机构箱，所以新增合闸回路在二次回路中没有防跳措施，为防止由于新增合闸回路的原因导致开关出现跳跃现象，因此需在旁路开关机构箱内采取防跳措施，即在其机构箱内加装防跳继电器，取消接口屏的防跳继电器回路，当分合闸指令同时出现时，开关保持在合位。

5.阻塞滤波器旁路开关双线圈改造工作展望

我厂阻塞滤波器旁路开关双线圈改造虽然完善了单合闸线圈上的不足，但是由于本次改造的局限性，回路中还存在一些不足之处需要后续进行完善，托克托发电公司阻塞滤波器旁路开关是六氟化硫断路器，电机储能方式是合后储能，储能电机电源与阻塞滤波器保护A屏合闸线圈直流电源共用一路，未单独接引，如果一合闸线圈电源断开后，单独由新增合闸线圈存在的情况下，阻塞滤波器保护B屏保护动作合旁路开关后，会有旁路开关未储能报警发生，在日后工作中需增加独立的储能电源；另外阻塞滤波器旁路开关的六氟化硫压力低节点没有备用节点，当六氟化硫压力低时需要闭锁旁路开关分、合闸回路，因此本次改造中是增加了扩展继电器进行扩展，当继电器电源失去或者继电器故障，将无法闭锁旁路开关，增加了回路中的危险点，以后工作中需联系断路器厂家增加六氟化硫压力低节点进行回路闭锁。

6.阻塞滤波器双合闸线圈改造后的意义

通过对旁路开关双合闸线圈的改造，有效防止了在电气设备故障合旁路开关时，由于旁路开关单套合闸线圈故障拒合造成阻塞滤波器一次设备损坏或危及电网安全的事故，大大提高开关合闸回路的可靠性，提高了阻塞滤波器设备运行的安全性。目前我厂已完成八台机组的阻塞滤波器旁路开关双合闸线圈改造工作，并进行了相关传动试验等检验工作，二次回路及出口方式配置正确，动作可靠.

由于阻塞滤波器运行方式的特殊性，其保护动作后要求对旁路开关进行合闸以确保其设备不被损坏。因此其合闸回路的可靠性直接影响到一次设备的安全。通过对保护逻辑和二次回路设计，实现了全国首例阻塞滤波器旁路开关双合闸线圈的配置，为今后类似问题开辟了一套解决的新思路和新方法。全国首例阻塞滤波器旁路开关双合闸线圈的设计及应用，为双合闸线圈的配置方式开了先河。