500kV 斷路器跳合閘回路失效案例分析及處理

陳 亮 陳永淑

（1.中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣東 廣州510663；2.廣州供電局有限公司，廣東 廣州510620）

0 引言

電力系統(tǒng)中，斷路器及其操作控制回路是繼電保護實現(xiàn)自動控制和保護功能的執(zhí)行單元，220kV 及以上電壓等級斷路器的可靠、穩(wěn)定動作是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關鍵。

根據(jù)反措的要求，220kV及以上電壓等級的斷路器保護，應實現(xiàn)保護的雙重化。保護雙重化意味著斷路器機構箱二次回路及操作箱操作回路的雙重化，但實際應用中，常因斷路器機構箱與操作箱二次回路不能較好配合引發(fā)問題［1－2］。在南方電網(wǎng)某500kV變電站斷路器保護調試過程中，發(fā)現(xiàn)某500kV 斷路器在第一路控制電源失去后，不能實現(xiàn)跳、合閘操作的故障。

本文根據(jù)現(xiàn)場所采用的斷路器操作箱和斷路器機構箱內的二次回路接線方式，結合現(xiàn)場調試試驗，分析了斷路器跳合閘回路失效的原因，提出了處理建議。

1 故障描述及原因分析

1.1 壓力低禁止跳合閘的實現(xiàn)

在壓力異常的情況下，為保證斷路器安全工作及系統(tǒng)的安全運行，需要對相應的操作進行閉鎖，即在斷路器相應二次回路中串入常開的閉鎖接點。

在傳統(tǒng)的“四統(tǒng)一”設計［3］中，設置了雙操作電源、雙跳閘線圈，但壓力閉鎖接點只有一組，為了保證壓力閉鎖回路的供電，采用直流電源自動切換供電。如圖1所示，正常情況下，兩路直流電源都存在，切換回路由第一路直流電源供電；當?shù)谝宦分绷麟娫聪Ш?，自動切換至第二路直流電源，保證操作回路二的完整性。這種切換設計對第一路直流電源的消失有很好的補償作用。

圖1 操作電源自動切換的壓力閉鎖回路

本工程壓力閉鎖回路的供電也采用了上述操作電源自動切換。但需要特別指出的是，本工程斷路器本體自帶有雙套壓力閉鎖元件，分別采用第一、二路直流供電，并與兩組跳、合閘回路一一對應。

1.2 故障描述及原因分析

考慮到一路直流電源故障時，若直流回路采用自動切換后的第二路直流供電，則第二路直流亦可能發(fā)生故障，造成兩路直流電源均失去。《廣東省電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施》規(guī)定，互為冗余配置的兩組直流電源之間不允許直流回路采用自動切換。因此，廠家到貨設備中將圖1中的操作電源自動切換回路，即11JJ、12JJ回路解開。此時，斷路器操作箱壓力繼電器11YJJ、12YJJ僅由第一路直流電源供電，若該控制回路斷線，因斷路器跳合閘回路串入了常開的壓力閉鎖接點，斷路器將無法實現(xiàn)跳合閘，如圖2所示。

這也是引起本工程500kV 斷路器在第一路控制電源失去后，跳合閘回路拒動的原因所在。

1.3 壓力低閉鎖重合閘回路的思考

對壓力低閉鎖重合閘回路的直流電源配置考慮如下：

圖1中斷路器操作箱壓力低觸點（103BN81、92間）需從斷路器機構箱引接，而斷路器操作箱到斷路器機構箱的電纜較長，這段引線發(fā)生故障的概率較大。

若壓力低閉鎖重合閘回路經(jīng)操作箱直流電源切換供電，當?shù)谝宦分绷麟娫垂收蠒r自動切換到第二路直流電源供電，可能使第二路直流亦故障，導致操作箱同時失去兩路直流電源，同時合閘回路失電。此時若遇單相接地故障，保護將單相跳閘不重合。

若壓力低閉鎖重合閘回路只選第一路直流供電，當?shù)谝宦分绷麟娫聪r，將導致壓力低閉鎖重合閘信號開入保護，如圖3所示，同時合閘回路失電，此時若遇單相接地故障，保護將三相跳閘不重合。

由此可見，壓力低閉鎖重合閘回路選用第一路直流電源供電，不會增加失去重合閘功能的風險，降低了同時失去兩路直流電源的風險，應優(yōu)先采用。

2 改進措施與建議

考慮到本工程斷路器本體自帶有雙套壓力閉鎖元件，將斷路器跳、合閘回路中串入的壓力低閉鎖接點11YJJ 短接（103BN1、4和103BN7、10），即可解決該問題，現(xiàn)場調試也驗證了該方案的正確性。

結合以上案例分析及處理過程，本文對壓力低禁止跳合閘與壓力低禁止重合閘回路的直流電源配置有如下建議：

圖2 斷路器跳合閘回路

圖3 斷路器保護弱電輸入回路

（1）本著斷路器的問題斷路器自己解決的原則，壓力低禁止跳閘、禁止合閘、禁止操作等功能應由斷路器本體實現(xiàn)，為保證可靠性，應要求斷路器具備雙套壓力閉鎖元件，分別采用第一、二路直流電源供電，并與兩組跳閘回路一一對應。

（2）當斷路器本體只有一套壓力閉鎖元件或壓力低禁止跳合閘功能均由操作箱實現(xiàn)時，壓力低禁止跳合閘回路應由操作箱直流電源切換供電，以降低斷路器拒動作的風險，但此時存在同時損失兩路直流電源的風險。

（3）壓力低閉鎖重合閘回路宜選用第一路直流供電，而不宜經(jīng)操作箱直流電源切換供電。

3 結語

本文分析了某500kV 斷路器在第一路控制電源斷線時，不能實現(xiàn)跳、合閘操作的故障，指出故障是因壓力低禁止跳合閘的直流電源配置引起的，建議斷路器的問題斷路器自己解決，斷路器應具備雙套壓力閉鎖元件；當斷路器本體只有一套壓力閉鎖元件或壓力低禁止跳合閘功能由操作箱實現(xiàn)時，壓力低禁止跳合閘回路應由操作箱直流電源切換供電。

［1］朱韜析，史志鴻，郭衛(wèi)明，等.斷路器操作箱和就地操作機構內合閘回路的配合問題［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（8）：115－119.

［2］兀鵬越，董志成，陳琨，等.高壓斷路器防跳回路的應用及問題探討［J］.電力自動化設備，2010，30（10）：106－109.

［3］能源部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊2：電氣二次部分［M］.北京：中國電力出版社，1991.