西門子3AP1-FI型號斷路器控制回路與保護(hù)匹配問題的分析

滕煥秀

(廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司崇左供電局，廣西 崇左 532200)

西門子3AP1-FI型號斷路器控制回路與保護(hù)匹配問題的分析

滕煥秀

(廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司崇左供電局，廣西 崇左 532200)

針對西門子(杭州)3AP1-FI型斷路器控制回路，分析此控制回路設(shè)計存在缺陷所導(dǎo)致的保護(hù)裝置不一致保護(hù)拒動問題，分析對比其他廠家的設(shè)計思路。

斷路器；控制回路；非全相；不一致保護(hù)拒動

1 引言

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，更多不同廠家的電力設(shè)備在電網(wǎng)中使用，斷路器作為不可或缺的具備切斷電弧的電力設(shè)備，在電網(wǎng)中起著重要作用；而斷路器的分/合動作則是經(jīng)二次控制回路驅(qū)動分/合閘線圈來完成。繼電保護(hù)裝置作為能夠在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，發(fā)出告警信號或直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘、重合閘命令的自動化設(shè)備，在電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著重要作用，然而繼電保護(hù)裝置的功能實現(xiàn)需要對相應(yīng)開關(guān)量進(jìn)行采集，開關(guān)量的采集錯誤會導(dǎo)致保護(hù)的拒動或者誤動。非全相運(yùn)行是三相機(jī)構(gòu)分相操作斷路器在進(jìn)行合、跳閘過程中，由于某種原因造成一相或兩相斷路器未合好或未跳開的情況；非全相運(yùn)行對電力系統(tǒng)運(yùn)行影響很大，斷路器合閘不同期，系統(tǒng)在短時間內(nèi)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)，由于中性點電壓漂移，產(chǎn)生零序電流，將降低保護(hù)的靈敏度；由于過電壓，可能引起中性點避雷器爆炸；由于非同期長加大重合閘時間，對系統(tǒng)穩(wěn)定性不利；而分閘不同期，將延長斷路器燃弧時間，使滅弧室壓力增高，加重斷路器負(fù)擔(dān)。不同廠家生產(chǎn)的斷路器本身的控制回路在設(shè)計上都能夠滿足正常情況下的分/合閘操作，然而在特殊的故障情況下，卻會導(dǎo)致需要與控制回路配合的保護(hù)裝置拒動；本文主要分析西門子3AP1-FI型號斷路器控制回路設(shè)計上存在的不足情況，以及此不足導(dǎo)致了保護(hù)裝置不一致保護(hù)功能在特殊故障的情況下發(fā)生的拒動現(xiàn)象，同時對比其他斷路器廠家在斷路器回路上的設(shè)計思路。

2 西門子3AP1-FI型斷路器控制回路介紹

西門子3AP1-FI型斷路器是采用SF6氣體滅弧、彈簧儲能機(jī)構(gòu)的三相分相斷路器，控制回路采用三相分相分/合閘回路進(jìn)行控制(如圖1為B相合閘回路)，三相合閘回路中均串接未儲能繼電器接點(-K15接點)，而未儲能繼電器的動作由未儲能行程啟動，然而此型號斷路器采用三相斷路器的未儲能行程(-S16LA、-S16LB、-S16LC接點)并聯(lián)后與未儲能繼電器串聯(lián)的方法(如圖2為斷路器儲能回路)。斷路器分/合閘過程中正常儲能的情況下，控制回路能夠保證斷路器的正確分/合閘操作；當(dāng)斷路器未儲能的情況下，-K15繼電器可靠動作切斷斷路器合閘回路，防止操作回路自保持而損壞操作箱內(nèi)插件或者斷路器內(nèi)的合閘線圈；而斷路器在合閘動作后，因彈簧機(jī)構(gòu)需要儲能，此時斷路器合閘回路因儲能的原因而斷開大約10s(儲能時間)。

圖1

3 不一致保護(hù)功能介紹

本文以南瑞繼保的RCS-923裝置進(jìn)行說明，RCS-923裝置不一致保護(hù)動作的條件為：(1)有非全相位置開入RCS-923裝置，(2)經(jīng)控制字投退的零序電流或負(fù)序電流作為輔助判據(jù)；邏輯圖如圖3。

非全相位置則是取A、B、C三相的跳位繼電器(TWJ)常開接點并聯(lián)后和并聯(lián)的合位繼電器(HWJ)常開接點進(jìn)行串聯(lián)，如圖4；

跳位繼電器(TWJ)和合位繼電器(HWJ)分別對合閘控制回路和分閘控制回路進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)斷路器在合位時跳位繼電器動作，當(dāng)斷路器在分位時合位繼電器動作，故當(dāng)斷路器三相均處于合位或者分位時非全相位置是不會開入RCS-923裝置的，只有當(dāng)斷路器一相或兩相合位(這時兩相或者一相處于分位)時才會有非全相位置開入RCS-923裝置，此時不一致保護(hù)才能動作。

圖2

圖3

圖4 非全相位置開入回路

4 不一致保護(hù)拒動分析

當(dāng)線路采用西門子3AP1-FI型斷路器時，斷路器的控制回路與分相操作箱回路的匹配，如果此時不一致保護(hù)采用操作箱的TWJ和HWJ繼電器并串聯(lián)接點來判非全相位置(如RCS-923,因非全相位置開入為24V弱電，設(shè)計一般取操作箱的TWJ和HWJ繼電器并串聯(lián)接點)，則在斷路器合閘(重合閘)過程中出現(xiàn)一相或兩相斷路器拒動時，不一致保護(hù)拒動的情況。根據(jù)圖1、圖2的控制回路和儲能回路進(jìn)行分析，如果斷路器合閘時只有單相(A相)合閘成功，另外兩相(B、C相)出現(xiàn)拒動時，合閘成功的A相斷路器彈簧處于未儲能狀態(tài)，這是A相斷路器進(jìn)入儲能過程，但這時卻因為A相的未儲能行程動作，致使-K15繼電器動作，此時A、B、C相操作回路中串接的-K15繼電器常閉接點打開，導(dǎo)致B、C相控制回路異常斷開，B、C相控制回路內(nèi)的TWJ繼電器失電不動作，即使A相的HWJ繼電器正確動作，非全相位置也不能正確開入不一致保護(hù)，只有當(dāng)A相斷路器儲能完成(約10s)，這時B、C相控制回路-K15常閉接點恢復(fù)正常，非全相位置才能正確開入不一致保護(hù)，不一致保護(hù)才能正確動作。

5 其它廠家思路分析

針對分相操作機(jī)構(gòu)的不一致保護(hù)問題，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，總結(jié)有以下兩種情況：

(1) 采用分相操作斷路器的線路，此類斷路器大部分廠家的控制回路設(shè)計思路則嚴(yán)格按照分相操作、分相關(guān)聯(lián)、分相儲能、分相閉鎖等獨立設(shè)計的原則；而保護(hù)廠家的一般思路則是采用弱點的非全相開入，這時也只能采用操作箱的TWJ和HWJ繼電器并串聯(lián)接點進(jìn)行開入；

(2) 采用分相操作斷路器的母聯(lián)(一般出現(xiàn)在舊的變電站)，斷路器控制回路的思路也是按照獨立設(shè)計的原則，然而在保護(hù)上，不一致保護(hù)集成于母線保護(hù)，如采用弱電開入，此時可采用操作箱接點串并聯(lián)進(jìn)行開入；如采用強(qiáng)電開入，此時則直接采用斷路器輔助斷路器的合位和分位并串聯(lián)接點，則排除了其他的影響；

6 總結(jié)

由以上分析可知，最重要的問題出在斷路器的控制回路上，既然斷路器為采用分相操作機(jī)構(gòu)的分相斷路器，在設(shè)計的原則上就應(yīng)該遵循著分相獨立的原則，以避免出現(xiàn)不同相的回路中出現(xiàn)相互的干擾；而保護(hù)無論是取斷路器的輔助斷路器的接點開入，還是取操作箱內(nèi)TWJ和HWJ繼電器接點，其原理都是一樣的，在確保各回路都正確工作的情況下是不存在什么影響的，而如果保護(hù)裝置同時能夠提供強(qiáng)電的非全相位置開入(取現(xiàn)場輔助斷路器位置)，則對保護(hù)的正確動作更是提供另一種保障。

根據(jù)分相獨立的原則，西門子3AP1-FI型斷路器的控制回路設(shè)計可采用將儲能回路設(shè)計成單相獨立的，或者控制回路中的-K15繼電器常閉接點改成未儲能行程接點等。

Analysis of the Control Loop and Protecfion Match of Siemens 3AP1-FI Circuit Breaker

TENG Huan-xiu

(Chongzuo Power Supply Bureau,Guangxi Grid Co.,Ltd.Chongzuo 532200,China)

For the control loop of Siemens 3API-FI circuit breaker,analyze the problem of the faultness on the control loop design,leading to the protection device refusing action,analyze and compare other factory′s design thoght.

circuit breaker; control loop;non-three-phase;atypism protection refusing action

1004-289X(2017)01-0098-03

TM56

B

2016-09-03