一起操作箱與外回固配臺時的問題分析

陳　舟　陽林峰

（托口水電廠　懷化市　418106）?。◤V州供電局有限公司　廣州市　510620）

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一起操作箱與外回固配臺時的問題分析

陳舟陽林峰

（托口水電廠懷化市418106）（廣州供電局有限公司廣州市510620）

【摘要】SCX-11J操作箱與發(fā)電機(jī)出口斷路器操作回路配合時，出現(xiàn)了開關(guān)的偷合、跳躍現(xiàn)象。經(jīng)詳細(xì)分析，開關(guān)實(shí)際合閘接觸器“HC”線圈電阻與提供的技術(shù)參數(shù)存在一定的偏差，在工程設(shè)計中SCX-11J型操作箱內(nèi)的“合閘保持繼電器（HBJ）”選用了目前規(guī)格中的最低檔，導(dǎo)致在合閘操作過程中因靈敏度不足，回路中“HBJ”拒動或出現(xiàn)接點(diǎn)“抖動”，不能完成保持的作用，產(chǎn)生很高的反電勢加到續(xù)流二極管，使二極管損壞，造成開關(guān)偷合、跳躍。后經(jīng)更換“HC”，運(yùn)行一直正常。

【關(guān)鍵詞】偷合跳躍“HC”二極管

1　概　述

某公司生產(chǎn)的三相操作箱SCX-11J按四統(tǒng)一原則設(shè)計，結(jié)構(gòu)為單元插件組合式結(jié)構(gòu)。某電站發(fā)電機(jī)出口斷路器的操作回路采用該操作箱配合，在施工調(diào)試、投運(yùn)后的停機(jī)檢修以及預(yù)并網(wǎng)期間，曾先后3次出現(xiàn)開關(guān)的偷合、跳躍現(xiàn)象：

施工調(diào)試期間發(fā)生斷路器“偷合”，后經(jīng)更換一塊“位置繼電器”插板，“偷合”現(xiàn)象消除。當(dāng)時誤以為現(xiàn)場已將“跳閘位置繼電器”改由另一組專門的輔助閉接點(diǎn)“DL”控制，因此“偷合”的問題不會再發(fā)生，僅是合閘回路的完好性得不到監(jiān)視，而發(fā)電機(jī)無重合閘，問題并不嚴(yán)重。從當(dāng)時現(xiàn)場帶回的數(shù)據(jù)來看，“HC”的直流電阻為1.8 kΩ，因此還懷疑“HC”是否會存在動作電壓過低問題。因?yàn)樵O(shè)備已投運(yùn)，經(jīng)分析認(rèn)為不必為此專門停機(jī)，導(dǎo)致沒能及時認(rèn)真地查明原因，在設(shè)備帶有隱患的情況下投入了運(yùn)行。

不久1#發(fā)電機(jī)緊急停機(jī)，有機(jī)會對此問題進(jìn)行調(diào)查。首先確認(rèn)：

（1）“跳閘位置繼電器”回路并未改動；

（2）直流電阻不是1.8 kΩ，而是1.2 kΩ，同時發(fā)現(xiàn)“HC”為開斷容量較大的直流接觸器，判斷動作電壓低于20 V的可能性沒有。

從圖1斷路器的合閘回路來看，壓力正常時，由手合控制開關(guān)起動本操作箱內(nèi)的手合繼電器，之后手合繼電器接點(diǎn)“SHJ”起動合閘保持繼電器“HBJ”，由“HBJ”完成合閘回路的自保持，使開關(guān)可靠合閘，而“SHJ”為瞬動接點(diǎn)，于是懷疑的重點(diǎn)落到了續(xù)流二極管“Dtwj”上。之前曾多次采用常規(guī)方法對其進(jìn)行過檢查并未發(fā)現(xiàn)異常，后經(jīng)反向施加高阻高壓測試，發(fā)現(xiàn)發(fā)生“偷合”那塊插板上的二極管“Dtwj”反向漏電流嚴(yán)重超標(biāo)，確認(rèn)這就是造成斷路器“偷合”的原因。當(dāng)時認(rèn)為是個別二極管的質(zhì)量問題，因此再次更換一塊插件，反復(fù)試驗(yàn)后投入運(yùn)行。

圖1　斷路器操作回路示意圖

次日凌晨，發(fā)動機(jī)啟機(jī)并網(wǎng)前，準(zhǔn)備進(jìn)行假同期試驗(yàn)過程中，再次出現(xiàn)斷路器發(fā)生“偷合”。斷路器偷合后手動跳閘，斷路器發(fā)生“跳躍”。經(jīng)檢查另一塊“位置繼電器插板”上的二極管“Dtwj”反向漏流也嚴(yán)重超標(biāo)，并且與其串聯(lián)的電阻“Rtwj”已經(jīng)燒斷。又更換了一塊新的“位置繼電器插板”，并將二極管“Dtwj”去除。

2　問題分析

根據(jù)所提供的“合閘接觸器”（HC）技術(shù)參數(shù)：DC 220 V 60 VA，折算出“HC”的額定動作電流為0.27 A，直流電阻為815 Ω。

因此工程設(shè)計選擇SCX-11J型操作箱內(nèi)的“合閘保持繼電器”（HBJ）時，使用目前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格中的最低一檔，即：額定保持電流Ie=0.25 A，實(shí)際動作電流不大于60%Ie，實(shí)測動作電流為0.15 A，與給定值尚有0.27/0.15=1.8倍的靈敏度，用于監(jiān)視合閘回路完好性。與“HC”呈串聯(lián)關(guān)系的“跳閘位置繼電器”（TWJ1，2），其直流電阻為26 kΩ。待合狀態(tài)“HC”上的額定殘余電壓：U殘=220 V×0.815/（26+0.815）=6.7 V，僅為額定電壓的3%。

但現(xiàn)場實(shí)際安裝的“HC”，實(shí)測其直流電阻為1.2 kΩ，增大近1/2，“HC”的額定動作電流降為0.18 A。如在相同結(jié)構(gòu)的條件下，“HC”線圈的電感量也將增大，可能產(chǎn)生的反電勢幅值也隨之增大，同時其自身動作速度也將相應(yīng)降低近1/3，可能會使斷路器合閘時間大于200ms。

現(xiàn)場實(shí)測操作電源“KM”電壓僅為207 V，考慮該斷路器為電磁操作機(jī)構(gòu)，需要較大的合閘電流，因此操作過程中的操作電源電壓還會略有下降，如按下降3%測算為200 V，合閘回路電流計算值僅為200 V/1 200 Ω=0.166 A，考慮回路相關(guān)元件及過渡過程的影響，實(shí)際操作過程中回路的電流還會更小些。

根據(jù)以上的實(shí)際條件分析，現(xiàn)場進(jìn)行合閘操作過程中，“HBJ”因回路靈敏度不足，可能發(fā)生拒動或出現(xiàn)接點(diǎn)“抖顫”現(xiàn)象，不能完成保持的作用，這樣如果操作過程“SHJ”接點(diǎn)先于斷路器輔助接點(diǎn)“DL”斷開（因電磁操作機(jī)構(gòu)的合閘時間較長容易發(fā)生此現(xiàn)象），這時“HC”線圈由于沒有“續(xù)流通道”，而圖2中虛線所示的唯一“通路”，回路中大容量電池組為低阻、控母調(diào)壓硅鏈為正向偏置，但由于“TWJ”對于瞬變脈沖呈高阻，自身的續(xù)流二極管“Dtwj”為反向偏置，回路無電流，因此必然產(chǎn)生幅值很高的反作用電勢，“Dtwj”使用1N4007型的普通面接觸整流硅二極管，其反向耐壓為1 000 V，由于沒能承受幅值很高并具有一定能量的反電勢“Ef”的反向沖擊損傷（如同時出現(xiàn)“HBJ”接點(diǎn)“抖顫”現(xiàn)象，對于“非快恢復(fù)”的1N4007型二極管的損害會更大）結(jié)果造成“Dtwj”反向漏流增大。見圖2。

圖2　斷路器操作回路反電勢“通路”圖

上述沖擊可能發(fā)生一次或數(shù)次后（并不是每次合閘均會發(fā)生的，因?yàn)闂l件是“SHJ”接點(diǎn)必須先于斷路器輔助接點(diǎn)“DL”斷開），當(dāng)漏流達(dá)到足以使動作電流較小的“HC”勵磁的程度，便發(fā)生斷路器“偷合”，發(fā)生偷合后，無論用什么方式去跳開斷路器，由于“偷合”條件一直存在，斷路器一旦跳開就會再次“偷合”，偷合后跳閘指令還來不及撤掉，勢必造成斷路器跳躍。

由于已兩次發(fā)生“Dtwj”損傷，是由“SHJ”接點(diǎn)斷弧引起的，應(yīng)考慮“SHJ”接點(diǎn)也已受到損傷，不過尚未達(dá)到失效的程度。

3　解決措施

根據(jù)上述分析，如果“HBJ”有足夠的動作靈敏度，在每次合閘操作過程中都能可靠地保持，正常操作由斷路器輔助閉接點(diǎn)“DL”來斷開“HC”線圈電流，其反電勢就不會危害裝置內(nèi)的元件。

由于斷路器的跳、合閘線圈（同時包括合閘接觸器“HC”）均為非長期勵磁的設(shè)備，因此其勵磁線圈應(yīng)按降低常規(guī)“熱穩(wěn)定”水平數(shù)倍特殊繞制（線徑加粗、圈數(shù)減少）的專用元件，目的是為了通過降低線圈電感量與直流電阻有效地提高動作速度，限制反電勢幅值，同時也為通過提高動作功率，從而增強(qiáng)高壓線圈（220 V）在回路中的抗干擾能力。

根據(jù)目前情況，建議采取以下兩種方法：

（1）請斷路器設(shè)備廠家提供專用直流接觸器；

（2）選110 V的通用直流接觸器線圈代用，通過調(diào)整反作用力彈簧使接觸器的動作電壓為130 V左右。

根據(jù)現(xiàn)有條件選直流電阻為（400～500）Ω的“HC”線圈比較合適。更換前、后應(yīng)作斷路器的電氣合閘速度比較測試。

由于串接在跳、合閘回路的位置繼電器，正常條件均為短接方式失電，跳、合閘接點(diǎn)接通跳、合閘回路的同時就是對其失電的“續(xù)流”，并無需續(xù)流二極管的作用。只是在操作回路正常帶電的條件下，發(fā)生斷路器的非電動變位時或運(yùn)行中輔助接點(diǎn)“DL”接觸不良時，才會通過輔助接點(diǎn)“DL”使位置繼電器失電。因小型繼電器的線圈電感很小，在無“續(xù)流”的條件下，其反電勢不會對外回路及自身產(chǎn)生影響，僅會使其返回速度略有降低。綜上分析，位置繼電器的“續(xù)流二極管”改用40 kΩ/5 W的電阻更為合理，因?yàn)檫@樣既可削弱自身反電勢，更重要的它可以有效地抵制非正常情況下外部回路元件可能產(chǎn)生的雙方向脈沖高壓對自身線圈的“威脅”，同時又不使元件綜合電阻降低過多。

4　結(jié)　論

操作箱與外回路配合時，可能出現(xiàn)因合閘保持繼電器靈敏度不足，引起接點(diǎn)抖動而使回路產(chǎn)生反電勢，損壞回路元器件。在保證回路綜合性能的前提下結(jié)合實(shí)際條件，可考慮對合閘接觸器進(jìn)行更換。后更換為電阻450 Ω的“HC”線圈，經(jīng)過數(shù)次試驗(yàn)，投入運(yùn)行后，發(fā)電機(jī)出口斷路器運(yùn)行一直正常。

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作者簡介：陳舟（1983-），男，工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動化，電話：0855-7367366，手機(jī)：13765596790，E-mai1：chen_czhou@126.com。

收稿日期：（2016-03-10）