一起斷路器控制回路的異常分析及解決方案

趙文龍，林立鍇

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

一起斷路器控制回路的異常分析及解決方案

趙文龍，林立鍇

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

針對(duì)220kV大港變電站在驗(yàn)收110kV線路時(shí)斷路器控制回路中出現(xiàn)的問(wèn)題，簡(jiǎn)單分析了電力系統(tǒng)中保護(hù)裝置防跳與斷路器機(jī)構(gòu)防跳的原理及其在控制回路參數(shù)配合上出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，并在此基礎(chǔ)上，探討了可能的解決方案及其優(yōu)缺點(diǎn)，并最終給出較為成熟和經(jīng)濟(jì)的改造方案。

斷路器；控制回路；保護(hù)防跳；機(jī)構(gòu)防跳；寄生回路；參數(shù)配合

1 前言

斷路器(以下稱開關(guān))是電力系統(tǒng)中重要的一次設(shè)備，而防跳回路是開關(guān)控制回路的一個(gè)重要組成部分。開關(guān)跳躍是指因開關(guān)合閘接點(diǎn)粘連或其他原因?qū)е麻_關(guān)短時(shí)間內(nèi)重復(fù)分合閘，如果不采取可靠措施，可能導(dǎo)致故障電流多次沖擊電力系統(tǒng)，使開關(guān)的遮斷能力下降，更甚者的還可能引發(fā)爆炸，威脅人身設(shè)備安全。因此要采取有效措施防止開關(guān)發(fā)生跳躍，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命，保障電力系統(tǒng)的安全可靠健康運(yùn)行。

開關(guān)發(fā)生跳躍主要有兩種情況，一種是當(dāng)開關(guān)合閘時(shí)，剛好線路有故障，保護(hù)裝置動(dòng)作跳開開關(guān)，若此時(shí)由于合閘接點(diǎn)粘連等原因?qū)е潞祥l脈沖還保持住，開關(guān)將再次合閘，如此反復(fù)分合閘，將導(dǎo)致開關(guān)發(fā)生跳躍，針對(duì)此種情況可使用保護(hù)裝置防跳加以防止；另一種情況是開關(guān)機(jī)構(gòu)有問(wèn)題(如機(jī)構(gòu)脫扣等)，不能使開關(guān)正常合閘而發(fā)生偷跳等，如此時(shí)開關(guān)合閘脈沖還保持住，也將導(dǎo)致開關(guān)反復(fù)分合閘而發(fā)生跳躍，針對(duì)此種情況應(yīng)該使用開關(guān)機(jī)構(gòu)防跳加以防止。

2 兩套防跳回路功能簡(jiǎn)析

2.1 保護(hù)裝置防跳

如圖1所示，當(dāng)手合開關(guān)KK接通或者合閘繼電器HJ接通后，開關(guān)將合閘，此時(shí)如果線路有故障，保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘，BTJ接點(diǎn)閉合，使跳閘保持繼電器TBJ勵(lì)磁，TBJ常開接點(diǎn)閉合并使TBJ保持勵(lì)磁直至開關(guān)跳開。此時(shí)，如果發(fā)生手合開關(guān)KK未復(fù)歸或發(fā)生HJ、HBJ結(jié)點(diǎn)粘死等情況， 跳閘保持繼電器的電壓線圈TBJV將發(fā)生自保持，TBJV的常閉接點(diǎn)斷開，切斷合閘回路。只有當(dāng)合閘脈沖解除或粘連接點(diǎn)復(fù)歸或操作電源斷電后，跳閘保持繼電器的電壓線圈TBJV才會(huì)斷電復(fù)歸，此時(shí)合閘回路重新導(dǎo)通。

2.2 開關(guān)機(jī)構(gòu)防跳

如圖2所示，開關(guān)機(jī)構(gòu)防跳功能由機(jī)構(gòu)內(nèi)的防跳繼電器K11實(shí)現(xiàn)：當(dāng)合閘脈沖發(fā)出后，如果發(fā)生上面2.1所述的合閘接點(diǎn)粘連等原因?qū)е潞祥l命令一直保持，同時(shí)如果由于開關(guān)機(jī)構(gòu)上的原因，斷路器合閘軸轉(zhuǎn)動(dòng)合閘后發(fā)生脫扣而沒(méi)有停留在合閘后位置，則機(jī)構(gòu)仍舊返回到分閘狀態(tài)，此時(shí)防跳繼電器K11勵(lì)磁并自保持，K11的常閉接點(diǎn)斷開從而切斷合閘回路。一直到合閘脈沖解除或者合閘接點(diǎn)粘連復(fù)歸，K11繼電器的自保持回路才得以解除，開關(guān)才能再次合閘。

圖1 保護(hù)裝置防跳回路圖

在這種情況下，保護(hù)防跳無(wú)效，因?yàn)門BJ電流線圈并未啟動(dòng)，TBJV常閉接點(diǎn)不能切斷合閘回路。

圖2 開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)防跳回路圖

2.3 分析比較

綜上所述，保護(hù)防跳是當(dāng)合閘于故障電力系統(tǒng)時(shí)，為避免短路電流反復(fù)沖擊電氣元件而擴(kuò)大故障的有效措施；而機(jī)構(gòu)防跳是當(dāng)開關(guān)機(jī)構(gòu)本身發(fā)生故障時(shí)，為避免開關(guān)主觸頭承受反復(fù)的多次合閘沖擊而采取的有效措施。

3 運(yùn)行中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象及分析

3.1 問(wèn)題

于20世紀(jì)90年代初投產(chǎn)的珠海供電局220kV大港變電站在2016年進(jìn)行110kV線路綜合自動(dòng)化改造時(shí)發(fā)生了一個(gè)異?，F(xiàn)象：改造完進(jìn)行開關(guān)分合傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)開關(guān)合閘后出現(xiàn)分合閘指示燈同時(shí)亮的故障情況。而且當(dāng)手動(dòng)分掉開關(guān)后，開關(guān)無(wú)法再次合閘。只有在斷開開關(guān)控制電源后，開關(guān)合閘回路才重新接通。經(jīng)繼保人員現(xiàn)場(chǎng)檢查分析后發(fā)現(xiàn)，該異?，F(xiàn)象由開關(guān)二次控制回路的寄生回路導(dǎo)致。

3.2 原因分析

為了弄清這次異常現(xiàn)象的寄生回路是怎么形成的,繼保班人員對(duì)相關(guān)繼電器進(jìn)行實(shí)測(cè)并進(jìn)行相應(yīng)分析,結(jié)果如圖3所示。

開關(guān)合閘后，開關(guān)常開接點(diǎn)閉合，此時(shí)跳閘位置監(jiān)視繼電器TWJ—電阻R—開關(guān)常開接點(diǎn)—防跳繼電器K11之間形成了一個(gè)寄生回路，若TWJ線圈和K11線圈之間的參數(shù)匹配不合適，則有可能使得TWJ線圈勵(lì)磁，分閘指示燈亮，同時(shí)斷路器又在合閘位置因而合閘指示燈也亮，結(jié)果就出現(xiàn)分合閘指示燈同時(shí)亮的異常情況。

事實(shí)上，該控制回路的直流電壓為220V，開關(guān)機(jī)構(gòu)防跳繼電器K11的返回電壓為45V，在開關(guān)合閘位置時(shí)，測(cè)得防跳繼電器K11兩端的電壓為143V，因而K11會(huì)通過(guò)自己的常開接點(diǎn)一直保持勵(lì)磁并斷開斷路器合閘回路，直到失去控制電源才失磁重新開放斷路器合閘回路。而跳位監(jiān)視繼電器TWJ兩端的電壓為79V，也剛好能勵(lì)磁，所以出現(xiàn)開關(guān)在合位但分合閘指示燈同時(shí)亮的情況。

4 解決方案及其優(yōu)劣分析

方案一：如圖4所示，通過(guò)斷開a、b兩點(diǎn)之間的跳線，取消機(jī)構(gòu)防跳，此時(shí)防跳繼電器K11將不會(huì)再勵(lì)磁。這種方法雖然徹底消除了寄生回路，不會(huì)再出現(xiàn)因參數(shù)配合不好導(dǎo)致的分合位同時(shí)亮的異?，F(xiàn)象，但當(dāng)斷路器機(jī)構(gòu)自身出現(xiàn)脫扣等異常問(wèn)題時(shí)，由于保護(hù)沒(méi)有動(dòng)作則保護(hù)防跳不起作用，開關(guān)可能發(fā)現(xiàn)跳躍，致使開關(guān)損壞甚至爆炸，危害人身以及設(shè)備安全，所以該處理方法不夠理想。

圖3 開關(guān)二次回路中存在的寄生回路

方案二(實(shí)際采用的方案)：通過(guò)對(duì)開關(guān)控制回路存在的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的關(guān)鍵在于如何消除跳閘位置監(jiān)視繼電器TWJ與機(jī)構(gòu)防跳繼電器K11之間存在的寄生回路。在查閱相關(guān)資料并綜合考慮該線路相關(guān)繼電器參數(shù)的配合，給出了如下圖五所示的優(yōu)化改造方案：在跳閘位置監(jiān)視繼電器后同時(shí)串入機(jī)構(gòu)防跳繼電器K11的常閉接點(diǎn)和開關(guān)的常閉輔助接點(diǎn)，可以徹底消除該寄生回路的存在。

圖4 取消開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)的防跳回路

該方案二在二次回路上改動(dòng)量小，不需額外增加其它電氣元件，在之后反復(fù)的調(diào)試傳動(dòng)試驗(yàn)中也證明，跳閘位置監(jiān)視繼電器TWJ與機(jī)構(gòu)防跳繼電器K11之間存在的寄生回路已徹底被消除，不會(huì)再出現(xiàn)開關(guān)合位時(shí)分合閘指示燈同時(shí)亮，以及開關(guān)分閘后無(wú)法再次合閘的異?，F(xiàn)象。同時(shí)，開關(guān)的機(jī)構(gòu)防跳功能也被完好的保留。

圖5 保留機(jī)構(gòu)防跳功能的優(yōu)化改造方案

5 結(jié)束語(yǔ)

防止開關(guān)發(fā)生跳躍對(duì)保障電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行有著很重要的意義。處理好保護(hù)防跳與機(jī)構(gòu)防跳的配合問(wèn)題，消除寄生回路的存在，使開關(guān)控制回路更趨合理與完善，應(yīng)該在設(shè)計(jì)初期就妥善考慮。繼保工作人員也應(yīng)在驗(yàn)收過(guò)程中細(xì)心排查試驗(yàn)，確保防跳回路能有效動(dòng)作，可靠運(yùn)行，為設(shè)備的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

[1] 魏存良，熊志宏.微機(jī)保護(hù)和斷路器防跳躍回路的比較與應(yīng)用[J].電工技術(shù),2009(10).

[2] 馮楊州.關(guān)于保護(hù)裝置防跳回路與操作機(jī)構(gòu)防跳回路的分析[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2005.

[3] 石衛(wèi)華.消除有防跳的斷路器控制電路寄生回路的方法[J].浙江電力,2002(3).

[4] 郭華君.斷路器防跳回路的異常及解決方案[J].廣東輸電與變電技術(shù),2008.

The Analysis and Solving Plan of the Circuit Breaker Control Loop Anomaly

ZHAOWen-long,LINLi-kai

(Zhuhai Power Supply Bureau,Guangdong Grid Company,Zhuhai 519000,China)

For the problem of the circuit breaker control loop of 110kV line of Dagrang 220kV substation acceptance,the unusual phenomenon of the principle and its control loop parameter match of the protector antitrip and circuit breaker mechanism antitrip in the power system has been analyzed. And on the basis of this,discuss the plan to be solved and strong and weak points.Finally gioe out improved plan.

circuit beraker;control loop; protection antitrip;parasitic loop;parameter match

1004-289X(2016)05-0095-04

TM56

B

2016-07-05

趙文龍：助理電氣工程師，電子科技大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在珠海供電局變電管理所繼保班工作; 林立鍇：助理電氣工程師，上海交通大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在珠海供電局變電管理所繼保班工作。