一起220 kV斷路器防跳回路異常分析及處理

黃 玥

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

0 引言

目前，由于斷路器型號(hào)和保護(hù)廠家操作箱的差異，斷路器防跳回路的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方式都有所不同。按照實(shí)際情況，防跳回路的實(shí)現(xiàn)方式分為機(jī)構(gòu)箱防跳功能和保護(hù)操作箱防跳功能2種。機(jī)構(gòu)箱防跳是指利用操作機(jī)構(gòu)箱本身的機(jī)械閉鎖功能來(lái)防止斷路器跳躍；保護(hù)操作箱防跳是指不論斷路器操作機(jī)構(gòu)本身是否帶有機(jī)械閉鎖，均在斷路器控制回路中加設(shè)電氣防跳回路，以防斷路器跳躍。

1 異常故障

某220 kV珠鳳甲線開(kāi)關(guān)保護(hù)的斷路器采用ABB公司生產(chǎn)的LTB245E1型斷路器，操作箱采用北京四方繼保有限公司生產(chǎn)的JFZ-12F型分相操作箱。繼保班對(duì)該開(kāi)關(guān)保護(hù)進(jìn)行防跳回路試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)防跳回路異常。

試驗(yàn)前，退出重合閘出口壓板，只投入單相(A相)跳閘出口壓板，確認(rèn)開(kāi)關(guān)三相均在合位且彈簧已儲(chǔ)滿能。繼保人員在保護(hù)屏后一直按住手合接點(diǎn)，同時(shí)用試驗(yàn)測(cè)試儀加單相區(qū)內(nèi)瞬時(shí)故障讓開(kāi)關(guān)單相(A相)跳閘。在防跳回路正常情況下，單相(A相)出口跳閘，另外兩相(B，C相)經(jīng)三相不一致達(dá)到整定時(shí)限(2 s)出口跳閘，斷路器均不發(fā)生跳躍。

試驗(yàn)結(jié)果為：三相均在分位，但經(jīng)三相不一致出口的兩相合閘計(jì)數(shù)器合閘次數(shù)都增加1次，且防跳繼電器K3并沒(méi)有動(dòng)作。試驗(yàn)人員最初以為是觀察錯(cuò)誤，因現(xiàn)場(chǎng)不容易判斷開(kāi)關(guān)是否再次合閘，于是按同樣的方法對(duì)另外兩相(B，C相)進(jìn)行防跳回路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與A相相同。

防跳回路試驗(yàn)?zāi)M單相故障錄波如圖1所示(以A相斷路器為例)，單相(A相)防跳回路正確動(dòng)作，另外兩相(B，C相)在經(jīng)三相不一致出口后保持了47 ms后又合閘，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)三相不一致的整定時(shí)間分閘而不再跳躍，防跳繼電器K3未動(dòng)作。這驗(yàn)證了試驗(yàn)人員判斷的正確性。

圖1 防跳回路試驗(yàn)?zāi)M單相(A相)故障錄波

2 故障原因分析

為查找斷路器防跳回路異常原因，對(duì)斷路器進(jìn)行機(jī)械特性檢查。檢查結(jié)果表明斷路器機(jī)構(gòu)一切正常，并不存在故障，因此排除斷路器機(jī)械特性故障。

對(duì)照廠方提供的接線圖，對(duì)機(jī)構(gòu)箱與操作箱的二次線路進(jìn)行縝密檢查，確認(rèn)接線無(wú)誤，并沒(méi)有斷線、脫落及短路等現(xiàn)象發(fā)生，因此排除接線故障。

通過(guò)試驗(yàn)，證明防跳繼電器觸點(diǎn)并未損壞，啟動(dòng)觸點(diǎn)與自保持觸點(diǎn)均動(dòng)作可靠，無(wú)抖動(dòng)與接觸不良等現(xiàn)象，因此排除繼電器觸點(diǎn)故障。

根據(jù)廠家資料，要啟用機(jī)構(gòu)箱防跳回路，必須將X1-530與X1-531短接，但實(shí)際上現(xiàn)場(chǎng)接線為X1-531與X1-611短接，如圖2所示。按照現(xiàn)場(chǎng)接線，當(dāng)發(fā)遠(yuǎn)方合閘令時(shí)，開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)BG1閉合，但由于開(kāi)關(guān)切換把手S4在遠(yuǎn)方位置，防跳繼電器K3不動(dòng)作，合閘線圈回路仍導(dǎo)通；當(dāng)發(fā)就地合閘指令時(shí)，開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)BG1閉合，開(kāi)關(guān)切換把手S4在就地位置，與防跳回路接通，防跳繼電器K3動(dòng)作，合閘線圈回路斷開(kāi)，防止斷路器跳躍。因此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，該開(kāi)關(guān)防跳采用的邏輯防跳功能為：當(dāng)開(kāi)關(guān)切換把手打到“遠(yuǎn)方”時(shí)，啟用保護(hù)操作箱的防跳功能；當(dāng)開(kāi)關(guān)切換把手打到“就地”時(shí)，啟用機(jī)構(gòu)箱的防跳功能；從而確保開(kāi)關(guān)切換把手在遠(yuǎn)方/就地時(shí)，都具有防跳功能。

根據(jù)上述分析，在做防跳試驗(yàn)時(shí)，先是在保護(hù)屏后按住合閘接點(diǎn)，使得斷路器三相合閘，即采用遠(yuǎn)控合閘方式，機(jī)構(gòu)箱中的防跳回路也就不能接通。當(dāng)單相(A相)通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試儀所加的故障量進(jìn)行保護(hù)跳閘時(shí)，該相(A相)保護(hù)操作箱的防跳回路接通，啟用保護(hù)操作箱的防跳功能，防止該相(A相)發(fā)生跳躍。而另外兩相(B，C相)經(jīng)過(guò)三相不一致出口跳閘，三相不一致跳閘回路是并在機(jī)構(gòu)箱就地分閘回路上的，因此未能啟用保護(hù)操作箱中的防跳回路，也就發(fā)生了另外兩相(B，C相)跳躍的現(xiàn)象。

按照正常情況，另外兩相(B，C相)的機(jī)構(gòu)箱與保護(hù)操作箱防跳回路都未接通，這兩相的斷路器在每經(jīng)過(guò)一個(gè)三相不一致整定時(shí)間內(nèi)都應(yīng)該發(fā)生1次跳躍，但它們實(shí)際在第2次三相不一致分閘后就一直保持在跳位。通過(guò)查閱廠家資料發(fā)現(xiàn)，該斷路器的合閘回路里串接彈簧未儲(chǔ)能觸點(diǎn)K8，如圖3所示。當(dāng)三相不一致第1次跳閘時(shí)，彈簧未儲(chǔ)能，觸點(diǎn)動(dòng)作，將合閘回路斷開(kāi)，直到三相不一致第2次跳閘時(shí)，彈簧仍在儲(chǔ)能。由于彈簧儲(chǔ)能時(shí)間較長(zhǎng)，斷路器在此時(shí)間內(nèi)不再合閘。

3 解決措施

根據(jù)上述分析，若按照廠家要求將X1-530與X1-531短接，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)箱既有保護(hù)防跳又有就地防跳功能。

將X1-531與X1-611的短接改為X1-530與X1-531的短接后，再進(jìn)行防跳試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)斷路器的紅燈與綠燈同時(shí)亮且防跳誤動(dòng)。經(jīng)核查，機(jī)構(gòu)箱防跳回路與操作箱位置繼電器回路在啟用防跳時(shí)，因串在一起會(huì)發(fā)生沖突，如圖4所示。這是因?yàn)閲?guó)外廠家開(kāi)關(guān)的機(jī)構(gòu)箱防跳繼電器是電壓型，與操作箱位置繼電器串接后被分壓，導(dǎo)致達(dá)不到啟動(dòng)電壓值而誤動(dòng)。

圖2 LTB245E1型斷路器分控箱

圖3 LTB245E1型斷路器匯控箱

圖4 機(jī)構(gòu)箱與操作箱防跳回路示意

為驗(yàn)證防跳繼電器是否正確動(dòng)作，可采用以下試驗(yàn)方法：

(1)用試驗(yàn)測(cè)試儀開(kāi)出三相跳閘，該三跳不經(jīng)過(guò)機(jī)構(gòu)箱的就地分閘，因此保護(hù)操作箱的防跳啟用，防跳正確動(dòng)作；

(2)修改三相不一致的出口時(shí)間定值，把該時(shí)間加長(zhǎng)到比按住合閘接點(diǎn)的時(shí)間更長(zhǎng)即可，這樣在單相防跳試驗(yàn)結(jié)束后三相不一致才出口，各相斷路器均不發(fā)生跳躍；

(3)把開(kāi)關(guān)切換把手打到“就地”，在開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)做防跳試驗(yàn)，機(jī)構(gòu)箱的就地防跳啟用，防跳亦正確動(dòng)作。

4 結(jié)束語(yǔ)

防跳回路正確動(dòng)作可有效防止斷路器發(fā)生連續(xù)跳合現(xiàn)象，防止設(shè)備損壞和事故擴(kuò)大，從而保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此對(duì)防跳回路的檢驗(yàn)十分重要。在實(shí)際工作中，斷路器分合閘速度很快，現(xiàn)場(chǎng)難以判斷出開(kāi)關(guān)是否再次合閘，從而誤導(dǎo)試驗(yàn)人員認(rèn)定開(kāi)關(guān)防跳回路已起作用。因此，在進(jìn)行防跳試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員要注意觀察斷路器的合閘計(jì)數(shù)器次數(shù)是否發(fā)生變化，防跳繼電器是否動(dòng)作，最重要的還是要注意觀察故障錄波波形。

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，不少老電站在改造過(guò)程中一次設(shè)備與二次設(shè)備不能做到同時(shí)更換，這就需要繼保人員對(duì)機(jī)構(gòu)箱防跳與保護(hù)操作箱防跳之間的配合情況進(jìn)行深入的了解，把好防跳回路這一關(guān)，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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