一起110kV斷路器操作箱防跳異常問(wèn)題的探討

呂夢(mèng)麗

?

一起110kV斷路器操作箱防跳異常問(wèn)題的探討

呂夢(mèng)麗

（廣東電網(wǎng)公司陽(yáng)江供電局，廣東陽(yáng)江 529500）

某110kV斷路器保護(hù)裝置在試驗(yàn)工作中，當(dāng)測(cè)試操作箱防跳躍回路的功能時(shí)，發(fā)現(xiàn)斷路器在合上位置，且重合閘出口壓板投入時(shí)，通過(guò)測(cè)控屏上的合閘把手保持合閘指令，然后發(fā)出跳閘指令，斷路器跳閘后會(huì)再次合閘，而防跳保護(hù)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)防跳功能。分析得知，主要是因?yàn)橥谑趾蠒r(shí)合閘指令的返回時(shí)間比重合閘返回時(shí)間快造成的。本文提出并進(jìn)行了針對(duì)此類操作箱防跳躍回路正確試驗(yàn)，且分別在不同廠家裝置上進(jìn)行試驗(yàn)，證明防跳保護(hù)可靠，實(shí)現(xiàn)了防跳躍功能。這對(duì)保護(hù)測(cè)控裝置定檢、驗(yàn)收和防跳躍回路故障排查等均具有一定的參考作用和指導(dǎo)意義。

斷路器；防跳躍；操作箱；檢同期；合閘回路

隨著電力系統(tǒng)向著大機(jī)組、高電壓、大電網(wǎng)的方向發(fā)展，防跳躍回路在變電站斷路器控制回路中起著重要的作用[1]。防跳躍是指防止在手合斷路器于故障點(diǎn)同時(shí)發(fā)生手合接點(diǎn)粘連的情況下，“保護(hù)動(dòng)作跳閘”與“手合開(kāi)關(guān)接點(diǎn)粘連”同時(shí)發(fā)生造成斷路器反復(fù)跳合的情況。斷路器發(fā)生多次跳躍容易引起或者擴(kuò)大事故，同時(shí)還會(huì)使絕緣和遮斷能力降低，甚至可能會(huì)造成斷路器爆炸，危及人身設(shè)備安全[2-3,7]。因此，斷路器控制回路中防跳躍回路的設(shè)計(jì)必須保證本間隔的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這對(duì)防跳躍回路的驗(yàn)收、定檢及消缺等工作就顯得尤為重要。

110kV崗美站110kV崗塘線路保護(hù)裝置和測(cè)控裝置的型號(hào)分別是南瑞繼保RCS-943和北京四方CSI-200E。在對(duì)本間隔的保護(hù)測(cè)控裝置試驗(yàn)及二次回路檢查工作中，發(fā)現(xiàn)對(duì)防跳躍回路做試驗(yàn)時(shí)發(fā)生了異常情況，當(dāng)通過(guò)手合把手合閘于故障線路上且把手粘連時(shí)，重合閘出口動(dòng)作使斷路器再次合閘。

1 原理分析

現(xiàn)在的保護(hù)廠家和斷路器廠家均在各自的二次回路中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電氣防跳躍回路，本文將對(duì)兩種防跳躍回路的工作原理進(jìn)行闡述，對(duì)于二者的對(duì)比分析及應(yīng)用見(jiàn)文獻(xiàn)[4]，本文將不再贅述。

1）圖1所示為RCS-943 SWI插件部分控制回路圖[5]。分析其防跳躍原理，如果斷路器在合位，跳閘保持回路“9”中斷路器常開(kāi)輔助觸點(diǎn)就閉合。當(dāng)手合把手接點(diǎn)或者重合閘接點(diǎn)長(zhǎng)期粘連時(shí)，就會(huì)造成合閘保持回路“3”中HBJ繼電器線圈長(zhǎng)期帶電，此時(shí)若發(fā)生保護(hù)動(dòng)作出口，則TJ接點(diǎn)閉合使斷路器跳閘，回路“9”中TBJ繼電器由于分閘電流通過(guò)而動(dòng)作，其位于防跳躍回路“5”中的動(dòng)合輔助觸點(diǎn)接通，使防跳躍繼電器TBJV勵(lì)磁，TBJV動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)自保持，且其動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)回路“3”。此時(shí)斷路器在跳位，回路“3”中斷路器常閉輔助觸點(diǎn)閉合，跳位監(jiān)視回路“2”中兩個(gè)跳閘位置繼電器TWJ得電動(dòng)作，起到了跳位監(jiān)視的作用。由以上分析可知，即使合閘指令一直存在，由于回路“3”斷開(kāi)，斷路器也不會(huì)再次合閘，從而實(shí)現(xiàn)了防止斷路器連續(xù)分合的功能。若短接S2，則操作箱防跳躍功能被取消。

圖1 操作箱控制回路圖

2）110kV崗塘線開(kāi)關(guān)型號(hào)為AREVA GL312- F1，其機(jī)構(gòu)箱合閘回路如圖2所示。S3的觸點(diǎn)1、2實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)方/就地”切換，遠(yuǎn)方合閘指令通過(guò)107回路開(kāi)入機(jī)構(gòu)箱，就地合閘指令通過(guò)S4的觸點(diǎn)13、14合閘把手開(kāi)入。若任意一路開(kāi)入發(fā)生粘連現(xiàn)象，斷路器合閘動(dòng)作，其斷路器常開(kāi)輔助觸點(diǎn)-S11的觸點(diǎn)5、6閉合，則防跳躍繼電器-K11起動(dòng)，其常開(kāi)輔助觸點(diǎn)13、14閉合，防跳躍繼電器-K11實(shí)現(xiàn)自保持，防跳躍繼電器常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，斷開(kāi)合閘回路，實(shí)現(xiàn)防跳躍功能。與操作箱防跳躍回路由斷路器跳閘動(dòng)作起動(dòng)不同，機(jī)構(gòu)箱防跳躍由合閘動(dòng)作起動(dòng)，只要合閘接點(diǎn)粘連，防跳躍回路就起動(dòng)，與是否存在“保護(hù)跳閘”無(wú)關(guān)。若斷開(kāi)X898與X900，則機(jī)構(gòu)箱防跳躍功能取消。

圖2 斷路器機(jī)構(gòu)箱控制回路圖

2 試驗(yàn)及原因分析

試驗(yàn)人員通過(guò)查看工程圖紙，并與現(xiàn)場(chǎng)接線對(duì)照，發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)箱處X898與X900端子無(wú)短接線，斷路器本體防跳躍功能取消，拆下保護(hù)裝置SWI插件，發(fā)現(xiàn)S2處無(wú)短接線。說(shuō)明本間隔采用的是保護(hù)操作箱防跳躍。

2.1 試驗(yàn)現(xiàn)象描述

在110kV崗塘線開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置試驗(yàn)工作中，驗(yàn)證操作箱防跳躍功能時(shí)，試驗(yàn)步驟如下：

1）如圖3所示，開(kāi)關(guān)合位情況下，短接五防鎖1BS，將“遠(yuǎn)方/就地”轉(zhuǎn)換把手1KSH置于“就地”位置，使1KSH的接點(diǎn)3、4導(dǎo)通，然后持續(xù)擰住合閘把手1KK，使1KK的接點(diǎn)1、2導(dǎo)通。

2）如圖1所示，將保護(hù)跳閘出口壓板1LP1與重合閘出口壓板1LP2投入，然后通過(guò)繼保儀狀態(tài)序列菜單加模擬量，模擬保護(hù)動(dòng)作跳閘—重合閘—后加速跳閘的過(guò)程，通過(guò)測(cè)控屏開(kāi)關(guān)位置指示燈及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)程。

3）將重合閘出口壓板1LP2退出，再次通過(guò)繼保儀狀態(tài)序列菜單加模擬量，模擬保護(hù)動(dòng)作跳閘—重合閘—后加速跳閘的過(guò)程，通過(guò)測(cè)控屏開(kāi)關(guān)位置指示燈及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)程。

步驟2）試驗(yàn)結(jié)果：開(kāi)關(guān)位置的變化過(guò)程為：分—合—分，同時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)有合閘彈簧儲(chǔ)能現(xiàn)象，證明開(kāi)關(guān)在試驗(yàn)中確實(shí)存在合閘現(xiàn)象。

步驟3）試驗(yàn)結(jié)果：從保護(hù)動(dòng)作使斷路器第一次跳閘到試驗(yàn)結(jié)束，未發(fā)生合閘現(xiàn)象。

結(jié)合步驟2）、步驟3），說(shuō)明導(dǎo)致開(kāi)關(guān)合上的原因在于重合閘動(dòng)作出口，而按照常規(guī)對(duì)防跳躍回路的理解，在防跳躍繼電器起動(dòng)的情況下，合閘回路已被切斷，不管是手合還是重合閘出口，開(kāi)關(guān)均不應(yīng)再出現(xiàn)合閘現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果表明，保護(hù)操作箱防跳躍回路未起作用。

2.2 異常原因分析

根據(jù)防跳躍回路的原理，若防跳功能完善且在防跳繼電器起動(dòng)的情況下，則合閘回路已因防跳繼電器TBJV串接于合閘保持回路中的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)而被切斷，如圖1所示，此時(shí)無(wú)論手合還是重合斷路器都不會(huì)再合閘。但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果，操作箱的防跳躍功能似乎是“防住”了手合，卻未“防住”重合閘。試驗(yàn)人員對(duì)每一種可能導(dǎo)致這種異?，F(xiàn)象的原因都進(jìn)行了深入分析，過(guò)程如下：

1）如圖1所示，當(dāng)保護(hù)裝置發(fā)出跳閘指令、TJ接點(diǎn)閉合使斷路器跳閘時(shí)，TBJ繼電器位于回路“5”中的常開(kāi)輔助接點(diǎn)故障導(dǎo)致防跳繼電器TBJV未能起動(dòng)。試驗(yàn)人員拆下保護(hù)裝置的SWI插件，通過(guò)繼保儀在TBJ繼電器線圈施加直流電壓，發(fā)現(xiàn)TBJ繼電器正常動(dòng)作且相應(yīng)接點(diǎn)通斷良好，從而否定這一推論。

2）如圖1所示，防跳繼電器TBJV自身故障，不能實(shí)現(xiàn)自保持；或者TBJV繼電器位于合閘保持回路“3”中的常閉輔助接點(diǎn)故障，不能切斷合閘回路。通過(guò)繼保儀在TBJV繼電器線圈施加24V額定電壓，發(fā)現(xiàn)TBJV繼電器正常動(dòng)作且相應(yīng)接點(diǎn)通斷良好，從而否定這一推論。

3）如圖1所示，在重合閘出口回路“4”中，重合閘出口開(kāi)入點(diǎn)1nB18繞過(guò)TBJV常閉接點(diǎn)，直接跨接至HBJ線圈，這樣即使TBJV動(dòng)作常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，重合閘亦能出口。對(duì)于這種插件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的小概率情況，試驗(yàn)人員也進(jìn)行了排查。在TBJV繼電器線圈施加24V額定電壓，TBJV串接于合閘回路中的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，測(cè)試發(fā)現(xiàn)端子1D42到S2左端的電路導(dǎo)通良好，且與S2右端不導(dǎo)通。

4）如圖1所示，手合回路“6”開(kāi)入到保護(hù)的合閘指令時(shí)間過(guò)短，TBJV繼電器返回后，重合閘動(dòng)作。通過(guò)排除上述3種因素，試驗(yàn)人員對(duì)這些因素做了深入分析，最終確認(rèn)了導(dǎo)致試驗(yàn)現(xiàn)象異常的原因，具體分析過(guò)程如下。

圖3為CSI-200E測(cè)控裝置對(duì)斷路器的控制回路，圖4為測(cè)控裝置弱電開(kāi)入回路。發(fā)現(xiàn)1KSH切換開(kāi)關(guān)處于“就地”位置，32QP連接片位于手合同期處，手合方式為同期合閘，合閘指令開(kāi)入測(cè)控裝置，通過(guò)中間繼電器KZ，KZ常開(kāi)輔助觸點(diǎn)2、3閉合，同期檢測(cè)指令開(kāi)入測(cè)控裝置24V弱電回路，測(cè)控裝置根據(jù)控制字設(shè)置的同期選擇方式來(lái)判別斷路器兩側(cè)電壓是否符合選擇的同期要求，在滿足要求后，通過(guò)端子32-7D13遙控開(kāi)出合閘指令至保護(hù)裝置操作箱。

圖3 控制接點(diǎn)聯(lián)系圖

通過(guò)研究CSI-200E測(cè)控裝置的說(shuō)明書和保護(hù)測(cè)控裝置定值單，測(cè)控裝置開(kāi)出的同期合閘指令展寬為500ms，保護(hù)裝置在經(jīng)過(guò)1s的重合閘時(shí)間后發(fā)出150ms的重合閘信號(hào)，此時(shí)，測(cè)控裝置輸出的同期合閘接點(diǎn)已經(jīng)返回，防跳躍繼電器TBJV同時(shí)復(fù)歸，其串在合閘回路中的常閉接點(diǎn)返回，合閘回路接通，故重合閘動(dòng)作后出現(xiàn)斷路器合閘現(xiàn)象。TBJV繼電器帶電、合閘、跳閘及重合閘等信號(hào)具體動(dòng)作時(shí)間分析如圖5所示。

圖4 弱電開(kāi)入回路

圖5 動(dòng)作時(shí)間分析圖

為進(jìn)一步驗(yàn)證分析結(jié)果，試驗(yàn)人員將手合方式壓板32QP投至“手合非同期”，重復(fù)防跳躍試驗(yàn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)斷路器跳閘后再無(wú)合閘現(xiàn)象，證明上述推論正確。

3 措施與效果

防跳躍回路能否可靠地發(fā)揮防跳躍的作用，直接影響到系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。本文針對(duì)上述定檢工作中發(fā)生在防跳躍回路上異常現(xiàn)象的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決措施，目的在于對(duì)防跳躍回路做驗(yàn)證工作時(shí)，不論是故障狀態(tài)跳閘，還是故障量退出后，防跳躍回路都能起到斷路器防跳躍作用，解決重合閘出口動(dòng)作的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)推測(cè)分析，針對(duì)本文所述的此類通過(guò)壓板來(lái)選擇手合方式的測(cè)控裝置，手合把手粘連并不是完全等于實(shí)際意義上的“合閘開(kāi)入接點(diǎn)粘連”，為了避免上述同期合閘信號(hào)返回造成合閘接點(diǎn)不能實(shí)現(xiàn)“粘連”的效果的現(xiàn)象，通過(guò)將“手合同期/手合非同期”合閘方式壓板置于非同期方式，來(lái)模擬實(shí)際意義上的“手合把手接點(diǎn)粘連”。試驗(yàn)人員重新對(duì)防跳保護(hù)功能進(jìn)行驗(yàn)證，將上述試驗(yàn)中的壓板32QP切換到手合非同期方式，保持分合閘把手在合閘位置，分別進(jìn)行了“連續(xù)防跳試驗(yàn)”及“防跳間隔試驗(yàn)”[6]，發(fā)現(xiàn)斷路器跳閘后不論在什么狀態(tài)下，均不會(huì)出現(xiàn)再次合閘的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了防跳躍功能。

南方電網(wǎng)公司在最新頒發(fā)的《中國(guó)南方電網(wǎng)公司繼電保護(hù)反事故措施匯編》中指出，每個(gè)斷路器應(yīng)且只應(yīng)使用一套防跳回路，宜采用開(kāi)關(guān)本體防跳。此次試驗(yàn)異常現(xiàn)象是發(fā)生在微機(jī)保護(hù)裝置的防跳躍回路上，當(dāng)其他保護(hù)間隔斷路器采用機(jī)構(gòu)箱本體防跳躍回路時(shí)，此試驗(yàn)方法同樣適用。隨后，試驗(yàn)人員在不同廠家的微機(jī)保護(hù)或斷路器本體防跳躍回路上，通過(guò)此試驗(yàn)方法做防跳躍試驗(yàn)，結(jié)果均驗(yàn)證了防跳躍回路的功能。

4 結(jié)論

斷路器的防跳躍回路是控制回路的重要環(huán)節(jié)。在設(shè)備投產(chǎn)前的調(diào)試、日常消缺、周期性定檢等工作中，對(duì)保護(hù)裝置及機(jī)構(gòu)箱的防跳躍回路試驗(yàn)要重視，審圖要嚴(yán)格，要做到保證各斷路器都能正確動(dòng)作，達(dá)到斷路器發(fā)生“跳躍現(xiàn)象”概率為零的目標(biāo)。針對(duì)本文所述異?，F(xiàn)象，所提出的解決措施對(duì)保護(hù)測(cè)控裝置定檢、驗(yàn)收和防跳躍回路故障排查等均具有一定的參考作用和指導(dǎo)意義。

[1] 陳剛, 盧松城, 紀(jì)青春. 220kV斷路器防跳回路中異常問(wèn)題分析處理[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2009, 37(23): 185-186.

[2] 鄧家澤, 袁科. 保護(hù)操作箱防跳與斷路器機(jī)構(gòu)防跳的比較與選擇[J]. 電工電氣, 2014(10): 28-30.

[3] 文鋒. 電氣二次接線識(shí)圖[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2000.

[4] 黃國(guó)平. 電網(wǎng)微機(jī)保護(hù)測(cè)試技術(shù)及故障排查[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2011.

[5] 鄭新才, 蔣劍. 怎樣看110kV變電站二次回路圖[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2009.

[6] 顏華敏, 顧國(guó)平, 陸敏安, 等. 一起斷路器防跳回路異常分析及改造[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2010, 38(12): 138-140.

[7] 李鵬飛, 周文俊, 曾國(guó), 等. 高壓斷路器合閘彈簧動(dòng)態(tài)特性及儲(chǔ)能狀態(tài)檢測(cè)方法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2016, 31(3): 104-112.

[8] 李嘉文, 聶宏展, 李德佳. 500kV開(kāi)關(guān)防跳回路問(wèn)題的分析、驗(yàn)證和處理[J]. 電氣技術(shù), 2014, 15(10): 45-51.

[9] 凡紅濤, 張勇剛. 智能變電站雙重化智能終端防跳回路的分析[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(2): 120-121.

[10] 繆希仁, 吳曉梅, 石敦義, 等. 采用HHT振動(dòng)分析的低壓斷路器合閘同期辨識(shí)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2014, 29(11): 154-161.

Analysis the Abnormal Phenomenon on 110kV Breaker Anti-bouncing Circuit of Microcomputer Protection

Lv Mengli

(Yangjiang Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corporation, Yangjiang, Guangdong 529500)

In one periodic test on the anti-bouncing circuit of 110kV circuit breaker protection and monitoring device, we found if we sent a tripping order after switching on circuit breaker and keeping switching dictation by the switching handle on measurement a control panel, circuit breaker didn’t switch after tripping, but circuit breaker will switch again after tripping if the outlet pressure plate of auto-reclosure was adopted. The anti-bouncing circuit implemented actually. It is considered due to the return time of switching dictation of synchronization was faster than that of auto-reclosure. The suggestion and test method were proposed for such an operation box anti-bouncing circuit. And it has certain reference and practical significance for scheduled check, acceptance, and troubleshooting, etc.

circuit breaker; anti-bouncing; microcomputer protection; check the same period; switching

呂夢(mèng)麗（1989-），女，湖北荊門市人，碩士研究生，助理工程師，繼電保護(hù)高級(jí)工，主要從事電力系統(tǒng)及繼電保護(hù)自動(dòng)化工作。