西門子3AP1-F1斷路器控制回路問題分析

龍躍達(dá)

（廣西電網(wǎng)公司桂林供電局，廣西 桂林 541002）

西門子3AP1-F1斷路器控制回路問題分析

龍躍達(dá)

（廣西電網(wǎng)公司桂林供電局，廣西 桂林 541002）

針對西門子3AP1-F1斷路器控制回路異常的問題，介紹了3AP1-F1斷路器控制原理，分析了斷路器的控制原理和合閘回路中存在的問題，提出了2種改進(jìn)措施，并驗證了改進(jìn)措施的有效性。

斷路器；合閘；控制回路

0 引言

西門子3AP1-F1斷路器是采用SF6氣體滅弧、帶彈簧儲能機構(gòu)的三相分相斷路器，是適用于220 kV電壓等級的常用斷路器，現(xiàn)已普遍使用于廣西電網(wǎng)。

2013-11-09，某變電站220 kV某線226間隔監(jiān)控改造期間，變電檢修人員發(fā)現(xiàn)，斷路器處于合閘位置且斷路器彈簧未儲能時，分閘指示燈亮但監(jiān)控后臺并未發(fā)“控制回路斷線”信號。根據(jù)此異常狀況，檢修人員發(fā)現(xiàn)3AP1-F1斷路器合閘回路中沒有串接彈簧儲能接點，導(dǎo)致在彈簧未儲能時斷路器合閘回路未斷開，合閘線圈長期帶電，損壞合閘線圈及操作箱插件?，F(xiàn)場人員對控制回路存在的問題進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 3AP1-F1斷路器控制原理

當(dāng)斷路器二次回路與保護(hù)裝置連接時，會出現(xiàn)各自二次回路(如防跳回路，分、合閘閉鎖回路等)設(shè)計功能的重疊元件，這就存在實際使用時如何根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行選擇的問題。通常在解決此類問題時，應(yīng)遵循安全、可靠、穩(wěn)定的原則，保證分、合閘回路能正確操作，實現(xiàn)開關(guān)分、合閘可靠閉鎖，同時方便運行人員正常監(jiān)視及故障判斷。

根據(jù)上述原則，運行人員可根據(jù)需要，選擇某個回路，采用某種接線，增減某個元件。根據(jù)上級公司系統(tǒng)運行部相關(guān)文件要求：在220 kV防跳回路中，應(yīng)將使用開關(guān)本體進(jìn)行遠(yuǎn)方操作(保護(hù)動作)的防跳回路改用開關(guān)操作箱的防跳回路。

西門子3AP1-F1型三相分相開關(guān)的A，B，C三相合閘回路原理接線相同，其中開關(guān)機構(gòu)合閘回路的控制原理如圖1所示?，F(xiàn)以B相合閘回路為例：正常操作時，主控室保護(hù)裝置操作箱發(fā)出合閘命令(7B)至開關(guān)機構(gòu)，若斷路器各項功能正常且滿足合閘條件(彈簧已儲能，無閉鎖回路)，當(dāng)合閘線圈帶電后，驅(qū)動操作機構(gòu)進(jìn)行合閘。

分閘回路的控制原理與合閘回路的控制原理相同。當(dāng)開關(guān)合閘后進(jìn)行彈簧儲能時，B相馬達(dá)控制繼電器常開接點K9LB(53-54)接通，此時跳位監(jiān)視回路經(jīng)K75LB就地防跳回路導(dǎo)通，導(dǎo)致開關(guān)分閘位置燈與合閘位置燈同時亮，直至彈簧儲能完成，B相馬達(dá)控制繼電器常開接點K9LB(53-54)斷開后，開關(guān)分閘位置燈才熄滅。當(dāng)開關(guān)分、合閘燈同時亮?xí)r，值班員無法實時判斷開關(guān)的實際位置，因操作箱內(nèi)已有防跳功能，所以必須取消就地防跳功能，只保留操作箱內(nèi)防跳功能。

2 合閘回路中存在的問題

2.1 問題1

由圖1中虛線框內(nèi)的接線可以看出，整個機構(gòu)內(nèi)合閘回路并未串接開關(guān)彈簧儲能完成相關(guān)接點，因此當(dāng)開關(guān)處于彈簧未儲能時，機構(gòu)內(nèi)合閘回路仍導(dǎo)通。若此時進(jìn)行開關(guān)手動合閘操作或保護(hù)動作重合閘，1SHJ或ZHJ繼電器動作(見圖2)，1SHJ或ZHJ常開接點導(dǎo)通，啟動SHJb繼電器。SHJb常開接點接通后保持合閘回路通電，直至開關(guān)合閘完畢，開關(guān)輔助接點斷開。由于彈簧并未儲能，開關(guān)無法進(jìn)行合閘，而操作箱內(nèi)合閘回路具有自保持功能，在開關(guān)未合上的情況下，回路長時間帶電會導(dǎo)致開關(guān)機構(gòu)箱合閘線圈及操作箱內(nèi)插件燒壞。

2.2 問題2

如恢復(fù)斷路器本體防跳回路，在開關(guān)處于彈簧未儲能的狀態(tài)下，儲能馬達(dá)控制繼電器會動作儲能。當(dāng)儲能電源(交流)無電源時，經(jīng)過延時，儲能馬達(dá)控制繼電器發(fā)儲能超時，同時斷開儲能回路。由于此時合閘回路導(dǎo)通，若進(jìn)行開關(guān)手動合閘操作或保護(hù)動作重合閘，則1SHJ或ZHJ繼電器動作，1SHJ或ZHJ常開接點導(dǎo)通，啟動SHJb繼電器。SHJb常開接點接通后保持合閘回路通電，直至開關(guān)合閘完畢，開關(guān)輔助接點斷開。由于彈簧并未儲能，開關(guān)無法進(jìn)行合閘；而操作箱內(nèi)合閘回路具有自保持功能，在開關(guān)未合上的情況下，回路長時間保持通電，會導(dǎo)致開關(guān)機構(gòu)箱合閘線圈及操作箱內(nèi)插件燒壞。

綜合上述，無論采用操作箱防跳功能，還是斷路器機構(gòu)本體防跳回路，均存在彈簧未儲能且斷路器在合閘位置時，出現(xiàn)分合閘回路均導(dǎo)通、紅綠燈同時亮導(dǎo)致不能正常監(jiān)視控制回路的問題。在此情況下進(jìn)行開關(guān)傳動試驗、分閘試驗，均會導(dǎo)致開關(guān)機構(gòu)箱合閘線圈及操作箱內(nèi)插件燒壞。

3 改進(jìn)措施

圖1 B相機構(gòu)內(nèi)合閘回路原理

圖2 合閘時1SHJ或ZHJ繼電器動作示意

針對上述安全隱患，該變電站組織檢修班組人員集體討論、分析，制定了2套解決方案。

3.1 方案1

在圖1所示的K75(就地防跳繼電器72號端子)與K10(SF6總閉鎖繼電器3號端子)之間，串入圖3中所示的三相合閘彈簧儲能完成接點。這樣，在開關(guān)彈簧未儲能的條件下就能切斷合閘回路，避免出現(xiàn)開關(guān)合閘造成合閘，線圈或保護(hù)插件損壞，確保設(shè)備安全運行。

圖3 三相合閘彈簧儲能完成接點

3.2 方案2

在儲能馬達(dá)控制回路上增加三相儲能閉鎖繼電器，其控制原理如圖4所示。在馬達(dá)控制回路上增加三相儲能閉鎖繼電器K15，并在合閘回路上串接三相彈簧儲能閉鎖繼電器常閉接點，串接點如圖5所示。回路改進(jìn)后，在開關(guān)進(jìn)行彈簧儲能時，K15動作切斷合閘回路直至彈簧儲能完成；K15復(fù)歸后，合閘回路導(dǎo)通。這樣即可保證控制回路的良好運行，又可保障設(shè)備的可靠運行。

圖4 方案2的控制原理

圖5 B相合閘回路

1 國家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實用技術(shù)問答(第二版)[M]．北京：中國電力出版社，1999．

2014-10-16。

龍躍達(dá)(1981-)，男，工程師，主要從事繼電保護(hù)運行維護(hù)與管理，email：long_yd.glg@gx.csg.cn。