高壓斷路器控制回路斷線研究

班玉峰

摘 要：高壓斷路器是電網(wǎng)系統(tǒng)中的主要設(shè)備，其穩(wěn)定性與可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。高壓斷路器除用于正常切換線路外，還用切斷故障電流。在切斷故障電流時需要繼電保護和斷路器的配合，而近期某一省電力公司反饋，平高生產(chǎn)的配CYT液壓機構(gòu)斷路器產(chǎn)品與繼電保護不匹配，進行分、合閘操作時，保護發(fā)出控制回路斷線信號，影響整個電站的安全、可靠運行。

本文主要對繼電保護發(fā)出斷線信號進行研究并給出解決措施。

關(guān)鍵詞：斷路器；控制回路斷線；繼電保護；輔助開關(guān)

1 控制回路斷線分析

正常情況下，在分閘（或合閘）位置時，斷路器的合閘回路（或分閘回路）處于導通狀態(tài)，為斷路器下一次動作做好準備。目前繼電保護對斷路器分、合閘控制回路進行監(jiān)視，來顯示斷路器動作的可靠性。分、合閘回路通斷的切換是通過輔助開關(guān)來實現(xiàn)的，斷路器分、合閘時活塞桿、信號缸帶動輔助開關(guān)轉(zhuǎn)動、切換。

輔助開關(guān)的觸點分為常開和常閉兩種觸點，兩種觸點可以根據(jù)轉(zhuǎn)換角度進行切換。為防止控制回路短路、分合閘過程中發(fā)生非全相，輔助開關(guān)轉(zhuǎn)動時觸點切換的順序是常閉觸點先斷開、常開觸點后閉合。如圖1所示：輔助開關(guān)的切換角度是90°，接觸角度是10°。輔助開關(guān)從初始位置轉(zhuǎn)動10°后，常閉觸點變常開，繼續(xù)轉(zhuǎn)動80°后常開觸點變常閉，輔助開關(guān)轉(zhuǎn)動過程中存在一段70°的行程，在這一行程中2對輔助開關(guān)觸點同時處于斷開狀態(tài)，而觸點同時斷開的時間與輔助開關(guān)轉(zhuǎn)動速度有關(guān)。

兩對輔助開關(guān)觸點被接到回路中，斷路器分、合閘過程中就會出現(xiàn)分、合閘回路同時斷線的現(xiàn)象。如上所述，控制回路同時斷線的時間與輔助開關(guān)觸點接觸行程及轉(zhuǎn)換速度有關(guān)。如果繼電保護的靈敏度可以監(jiān)測到斷線信號，就會發(fā)出控制回路斷線報警信號。

2 斷線時間研究

上文已經(jīng)分析影響控制回路斷線的時間有兩個因素，一是觸點接觸角度，二是輔助開關(guān)的轉(zhuǎn)動速度。輔助開關(guān)觸點的接觸行程越長，斷線的行程越短。受輔助開關(guān)尺寸、觸點爬距以及觸點開斷電流的影響，在轉(zhuǎn)換角度已定的情況下 ，觸頭的接觸行程不能設(shè)計的太長。經(jīng)開斷試驗和絕緣試驗驗證，轉(zhuǎn)換角度為90°的輔助開關(guān)觸頭斷線角度不能小于60°，否則輔助開關(guān)切斷電流時將出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象。平高配CYT液壓操動機構(gòu)的斷路器，控制回路串接信號缸上的輔助開關(guān)觸點，通過輔助開關(guān)的轉(zhuǎn)換速度來調(diào)節(jié)斷路器的合分時間。因此，信號缸上的輔助開關(guān)轉(zhuǎn)動速度不僅影響控制回路斷線時間，也影響斷路器的合分時間?？刂苹芈份o助開關(guān)的切換速度，對機構(gòu)分、合閘時間沒有影響，只影響斷路器的合分時間。以平高CYT液壓機構(gòu)斷路器為例，在合分時間上下限（50ms-60ms）測量F6系列輔助開關(guān)控制回路斷線時間如下：

合分時間51ms時，單分、單合測量數(shù)據(jù)如表1

合分時間為59ms時，單分、單合測量數(shù)據(jù)如表2：

從以上數(shù)據(jù)分析，三次測量的斷線時間數(shù)值變化不大，合分時間的變化對控制回路斷線時間影響較小，由于合閘速度慢、時間長，合閘斷線時間比分閘斷線時間長。

為研究不同機構(gòu)控制回路斷線的時間，對ABB公司生產(chǎn)的HMB-4.3型碟簧機構(gòu)的斷線時間進行測量，在合分時間上下限測量數(shù)據(jù)如下：

合分時間下限41ms時，單分、單合測量數(shù)據(jù)如表3

合分時間上限49ms時，單分、單合測量數(shù)據(jù)如表4：

從表3、表4中的數(shù)據(jù)可看出， HMB-4.3型碟簧機構(gòu)分、合閘過程中存在斷線現(xiàn)象，由于HMB-4.3機構(gòu)輔助開關(guān)通過活塞桿帶動轉(zhuǎn)動快、斷線時間短。

3 斷線時間與繼電保護匹配研究

控制回路斷線發(fā)生在分、合閘過程中，斷路器的分、合閘速度、時間及合分時間在開發(fā)產(chǎn)品已經(jīng)確定。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，調(diào)整分、合閘速度對斷線時間影響不大。為了保證

斷路器的合分時間，輔助開關(guān)的轉(zhuǎn)換速度不易過快，否則會出現(xiàn)合閘過程動觸頭未到位，輔助開關(guān)切換、分閘回路導通，斷路器就出現(xiàn)分閘現(xiàn)象。

綜上所述，在斷路器分、合閘過程中出現(xiàn)控制回路斷線是客觀存在的，不能通過調(diào)整輔助開關(guān)觸點切換順序消除；在保證合分時間的前提下，通過調(diào)整斷路器的分、合閘速度，也不能有效縮斷線時間。

根據(jù)以上分析，在控制回路斷線不能消除，而斷線時間又不能有效縮短的情況下，需要繼電保護斷路器配合，調(diào)長繼電保護分、合閘回路監(jiān)視的時間，使其覆蓋控制回路斷線時間。

4 控制回路斷線影響分析

控制回路斷線發(fā)生在分、合閘過程中且先于分、合閘動作結(jié)束，而斷路器連續(xù)操作（如重合閘）的前提是上一次分閘（合閘）動作結(jié)束后，才具備進行下一次合閘（分閘）的條件。因此，控制回路斷線對斷路器本身的正常操作沒有影響。

繼電保護監(jiān)測到控制回路斷線時，保護監(jiān)測電源會出現(xiàn)閃爍，可能對保護產(chǎn)生不良影響。因此，在設(shè)計繼電保護保護時，需要考慮控制回路斷線時間，調(diào)整監(jiān)測時間使保護監(jiān)測不到控制回路斷線信號。

5 結(jié)束語

以上研究表明，斷路器操作過程中，發(fā)生控制回路斷線是必然存在的現(xiàn)象。即使調(diào)整斷路器、輔助開關(guān)，斷線時間變化也不能消除和有效縮短，需要調(diào)整繼電保護的監(jiān)測時間，才能解決問題。因此，在變電站設(shè)計階段，斷路器生產(chǎn)廠家應將控制回路斷線時間告知設(shè)計院或保護生產(chǎn)廠家，根據(jù)斷路器的特性設(shè)計保護，避免電站交接試驗時保護發(fā)出控制回路斷線信號。