電力系統(tǒng)110KV變電站35KV斷路器合閘線圈燒壞原因淺析

李潤(rùn)林

（中節(jié)能風(fēng)力發(fā)電股份有限公司，北京100000）

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)和風(fēng)電行業(yè)新能源、新材料、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，以及我國(guó)政策對(duì)綠色可再生能源如風(fēng)電、光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)的大力支持，風(fēng)電行業(yè)得到快速發(fā)展.綠色可再生能源的利用起到節(jié)能減排的作用，這一事實(shí)已被世人所公認(rèn).

風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)變電站與風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備的配套供電和輸變電線路的可靠供電.

目前，電力輸變電系統(tǒng)大多數(shù)變電站（所）將電力輸變電系統(tǒng)的繼電保護(hù)從電磁型的繼電保護(hù)更新?lián)Q代為目前先進(jìn)的微機(jī)保護(hù)原理的保護(hù)裝置.多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)的變電站（所）已經(jīng)采用了綜合自動(dòng)化微機(jī)保護(hù)裝置.在新技術(shù)、新設(shè)備更新的同時(shí)，也出現(xiàn)了一些噬待解決如變電站微機(jī)線路保護(hù)的問(wèn)題，舉例說(shuō)明.當(dāng)線路保護(hù)裝置的控制回路、儲(chǔ)能合閘回路、彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)等回路出現(xiàn)故障時(shí)，斷路器均不能可靠合閘，若值班員進(jìn)行操作倒閘時(shí)，因人為合閘時(shí)間長(zhǎng)合閘線圈發(fā)熱，再加上上述回路故障的同時(shí)存在，會(huì)導(dǎo)致合閘線圈的絕緣破壞甚至燒毀合閘線圈.就上述斷路器合閘現(xiàn)象及故障展開(kāi)論證淺析如下：

1 合閘線圈燒壞的原因

1.1 操作合閘時(shí)間長(zhǎng)且開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)未轉(zhuǎn)換

變電值班員在倒閘操作時(shí)如果出現(xiàn)手動(dòng)合閘時(shí)間長(zhǎng)（約5秒），手動(dòng)閉鎖合閘繼電器通過(guò)自保持接點(diǎn)受電后，自動(dòng)鎖閉合閘回路.此時(shí)如果合閘輔助轉(zhuǎn)換接點(diǎn)未轉(zhuǎn)換切斷回路的合閘電流（約2.5A），使控制合閘回路的合閘線圈（HC）長(zhǎng)于規(guī)定時(shí)間受電，線圈會(huì)發(fā)熱，造成線圈絕緣破壞，甚至燒壞合閘線圈.具體回路如附圖.

1.2 合閘儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)不儲(chǔ)能輔助接點(diǎn)不轉(zhuǎn)換

斷路器儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)在分閘時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)能，準(zhǔn)備合閘時(shí)提供能量之用，合閘輔助轉(zhuǎn)換接點(diǎn)閉合接通合閘回路，可以合閘；在合閘以后，開(kāi)關(guān)的輔助轉(zhuǎn)換接點(diǎn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換斷開(kāi)合閘回路，為開(kāi)關(guān)分閘做準(zhǔn)備.

合閘回路動(dòng)作原理是從＋KM－HCJA、B－TBJA、C－HCJ（合閘出口繼電器）電流線圈去合閘，如果操作合閘時(shí)間大于3.5秒，且開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)不轉(zhuǎn)換（合閘后轉(zhuǎn)換），就容易造成合閘線圈長(zhǎng)時(shí)間受電發(fā)熱，使合閘線圈絕緣降低甚至燒壞合閘線圈.

另外，綜合自動(dòng)化保護(hù)操作合閘可以通過(guò)后臺(tái)微機(jī)操作控制合閘，如合閘開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)不轉(zhuǎn)換或機(jī)械卡滯，同樣會(huì)造成類似上述燒壞合閘線圈現(xiàn)象（原理同上）.

1.3 跳閘位置繼電器保護(hù)二極管（分后位）擊穿

斷路器在分后位時(shí)，合閘回路是導(dǎo)通的，合閘線圈是正常帶電的，合閘線圈是處于高阻帶電狀態(tài)，分閘位置繼電器（簡(jiǎn)稱：分位繼）受電，同時(shí)監(jiān)視合閘回路狀態(tài)是否良好.此時(shí)回路電流小（約75mA）只能啟動(dòng)分位繼，示意合閘回路完好，但不足以啟動(dòng)合閘線圈.此時(shí)，如果跳閘位置繼電器的保護(hù)二極管擊穿短路，那么合閘線圈承受的分壓值會(huì)提高約一倍的原有電壓，在跳位繼二極管擊穿的情況下（微機(jī)后臺(tái)顯視由綠變灰，如果不及時(shí)處理，合閘線圈會(huì)長(zhǎng)時(shí)間帶電發(fā)熱），易破壞合閘線圈絕緣，甚至燒壞合閘線圈.

2 防止合閘線圈燒毀的措施

增設(shè)延時(shí)保護(hù)閉鎖回路是防止合閘線圈燒毀的有效措施.（1）新增加的延時(shí)保護(hù)回路動(dòng)作原理（如附圖）是：新加的中間繼電器（1ZJ）電流線圈受電，啟動(dòng)新加的時(shí)間繼電器（1SJ），1SJ常開(kāi)接點(diǎn)延時(shí)（根據(jù)保護(hù)書整定如3秒后）啟動(dòng)新增的2ZJ中間繼電器（簡(jiǎn)稱：中繼）的電壓線圈，2ZJ中間繼電器受電后，2ZJ常閉觸點(diǎn)動(dòng)作閉鎖合閘回路（斷電）.

（2）新增加的合閘閉鎖回路動(dòng)作原理（如附圖）是：在斷路器合閘回路增設(shè)1ZJ電流線圈和2ZJ的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在合閘回路中，通過(guò)手合閘繼電器的自保持常閉觸點(diǎn)，使手合繼電器帶電.手合繼電器SHJA.B的兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)合閘出口繼電器HCJ，再通過(guò)合閘回路開(kāi)關(guān)的輔助轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)，使合閘線圈受電而合閘.

（3）實(shí)現(xiàn)2ZJ常閉觸點(diǎn)自動(dòng)切除功能.為了確保合閘線圈不因長(zhǎng)時(shí)間受電發(fā)熱破壞絕緣而損壞，在合閘控制回路設(shè)計(jì)了延時(shí)保護(hù)閉鎖回路，閉鎖時(shí)間按照設(shè)計(jì)要求整定（約2－3秒），開(kāi)關(guān)合閘后實(shí)現(xiàn)延時(shí)自動(dòng)動(dòng)作切斷合閘控制回路.

增加閉鎖回路后效果很明顯，可以通過(guò)2ZJ的常閉觸點(diǎn)自動(dòng)切斷合閘回路.保證合閘線圈不會(huì)因?yàn)楹祥l時(shí)間長(zhǎng)而導(dǎo)致線圈發(fā)熱后破壞絕緣，甚至燒毀線圈，起到了閉鎖保護(hù)作用，防止合閘線圈燒毀.

3 提高斷路器合閘回路的可靠性

3.1 定期對(duì)高壓開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)

高壓電氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行或處于熱備用狀態(tài)均需要預(yù)防性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)按照國(guó)家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定期做預(yù)防性試驗(yàn)，保證保護(hù)設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài).

3.2 電氣工程項(xiàng)目投運(yùn)前進(jìn)行竣工驗(yàn)收

新建工程項(xiàng)目的高低壓設(shè)備在高低壓設(shè)備投用前必須按照設(shè)計(jì)規(guī)范及國(guó)家電力標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的常規(guī)、特殊性試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可投入使用.

變電站的值班人員在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程要時(shí)刻注意主控室內(nèi)保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓設(shè)備保護(hù)控制回路存在的隱患，因?yàn)榭刂苹芈反嬖陔[患，如控制回路斷線、回路接觸異常時(shí)會(huì)造成合閘回路故障使供電設(shè)備中斷供電，對(duì)于電力行業(yè)或風(fēng)力發(fā)電企業(yè)等均會(huì)造成不必要電量損失.

3.3 對(duì)開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)及部件要有針對(duì)性地定期檢查

變電站交接班時(shí)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)及其部件，按計(jì)劃要求進(jìn)行日常的定期檢查，確保高壓開(kāi)關(guān)的操作機(jī)構(gòu)靈活、無(wú)卡滯現(xiàn)象，且各部件緊固牢靠，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、防患于未然.

3.4 加強(qiáng)設(shè)備日常巡視，做好記錄

變電站高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行中要按變電站巡視制度進(jìn)行設(shè)備巡視，巡視期間按照電力規(guī)程要求不得從事任何作業(yè)，對(duì)巡視中有異常情況的設(shè)備及時(shí)維護(hù)檢修，有問(wèn)題及時(shí)處理并做好巡視記錄.

加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行中巡視主要是為了掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如高壓斷路器保護(hù)、控制回路中的運(yùn)行情況，對(duì)于出現(xiàn)控制回路接觸不良的隱患來(lái)說(shuō)，這種隱患的存在非常難確定故障所在，尤其是在帶電運(yùn)行狀態(tài)下，排除隱患所在給值班員和輸變電檢修人員帶來(lái)困難.及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決這些潛在的保護(hù)和控制回路隱患，使電力系統(tǒng)高壓設(shè)備斷路器保護(hù)合閘線圈處于良好運(yùn)行狀態(tài).

3.5 隨時(shí)監(jiān)控站內(nèi)保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

值班員要隨時(shí)監(jiān)控主控室內(nèi)高壓保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備異常及時(shí)向變電站主管人員匯報(bào)，必要時(shí)向電力調(diào)度匯報(bào)，及時(shí)準(zhǔn)確地排除電氣設(shè)備存在的隱患或故障，使其始終處于良好的工作狀態(tài).

所以上述現(xiàn)象隱患的存在，就避免不了在值班員倒閘操作或風(fēng)機(jī)出線送電時(shí)會(huì)出現(xiàn)手合閘回路鎖閉現(xiàn)象，導(dǎo)致線圈絕緣破壞、合閘線圈直流電阻增大，使啟動(dòng)電流小于額定合閘電流，導(dǎo)致不能合閘.

4 環(huán)境變化造成斷路器保護(hù)回路隱患的防范措施

對(duì)于電氣設(shè)備及其配套的合分閘機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，設(shè)備機(jī)構(gòu)的磨損，控制回路接觸電阻也會(huì)隨溫度變化而改變.例如電氣設(shè)備的接線端子的接觸面，由于環(huán)境溫度和濕度的變化等多種因素的影響，也會(huì)增加表面的過(guò)度氧化，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)控制回路接觸電阻增大.檢測(cè)回路直流電阻是否增大可以通過(guò)測(cè)量直流電阻的方法或搖測(cè)控制回路的絕緣進(jìn)行判斷，分析控制回路是否正常.及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷路器保護(hù)合、分閘回路存在的隱患，做到防患于未然，提高高壓斷路器合、分閘回路的可靠性、靈敏性，使其始終處于安全可靠、穩(wěn)定良好的狀態(tài).

增加合閘閉鎖回路后，可以有效地避免合閘線圈因?yàn)椴僮骱祥l時(shí)間長(zhǎng)，合閘線圈長(zhǎng)時(shí)間受電發(fā)熱而破壞合閘線圈的絕緣，造成線路保護(hù)合閘線圈損壞，給新能源等發(fā)電企業(yè)造成不必要的發(fā)電量損失.

5 結(jié) 語(yǔ)

電力系統(tǒng)變電站微機(jī)的線路保護(hù)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定起到非常重要的作用，它直接影響國(guó)家電網(wǎng)供用電的安全和穩(wěn)定.

隨著變電站變配電設(shè)備不斷更新、技術(shù)不斷成熟，高壓斷路器的線路保護(hù)，逐漸被人們從認(rèn)識(shí)到重視.為了確保變電站內(nèi)微機(jī)保護(hù)的控制回路乃至整個(gè)輸變電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也為了今后避免類似的問(wèn)題出現(xiàn)，我將工作中的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)，共同探討.

［1］劉學(xué)軍主編.繼電保護(hù)原理［M］.中國(guó)電力出版社，2006

［2］王鐵成，劉波.斷路器防跳回路的典型接線及其應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2001，vol.10（1）：37～42

［3］劉貴寶編.發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備［M］.中國(guó)電力出版社，2005

附圖：35KV高壓斷路器保護(hù)合閘閉鎖控制原理圖