高壓斷路器控制回路常見問題分析及改進(jìn)

馮濤

（中國鐵路武漢局集團(tuán)有限公司信陽供電段，河南 信陽 464000）

1 引言

斷路器是鐵路牽引變電所的一項(xiàng)重要電氣設(shè)備，這對于接通或斷開電路具有極大的幫助，特別是在牽引供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，斷路器能否迅速動作將故障點(diǎn)切除，與斷路器的電氣、機(jī)械性能有著一定的聯(lián)系，還關(guān)系到其控制、保護(hù)及二次回路接線的合理性。因此，對于高壓斷路器控制回路，必須要制定切實(shí)可行的改進(jìn)措施來保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2 斷路器控制回路原理

以高鐵牽引變電所220kV等級的斷路器控制回路為例，現(xiàn)階段，斷路器分、合閘二次控制回路得到了廣泛的應(yīng)用，斷路器在合閘命令發(fā)生過程中，如果斷路器輔助接點(diǎn)沒有返回，合閘回路會一直處于導(dǎo)通的狀態(tài)。

在實(shí)際運(yùn)行過程中，斷路器在合閘操作過程中極容易出現(xiàn)以下問題：首先，在斷路器分、合閘過程中，斷路器機(jī)構(gòu)和輔助開關(guān)配合不合理問題經(jīng)常出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致在分、合閘過程中，斷路器分、合閘到位輔助開關(guān)觸頭難以斷開；其次，斷路器機(jī)構(gòu)自身的靈活性嚴(yán)重缺失，卡澀現(xiàn)象較為常見[1]。在斷路器分、合閘操作過程中，雖然分、合閘回路導(dǎo)通，但是由于受到機(jī)構(gòu)問題的影響，很難合上斷路器。

3 高壓斷路器控制回路常見問題分析

3.1 跳閘操作箱誤發(fā)跳閘信號

針對跳閘操作箱誤發(fā)跳閘信號問題，值班人員必須要明確斷路器跳閘的原因是因?yàn)檎２僮魈l導(dǎo)致的，還是事故跳閘導(dǎo)致的。針對這一問題，相關(guān)工作人員必須要進(jìn)行深入的分析和探討。

圖1屬于某廠生產(chǎn)的分相操作箱原理接線圖的一部分，這在220kV和以上斷路器的控制回路中得到了廣泛的應(yīng)用，但是在手動正常操作斷路器跳閘過程中，極容易誤發(fā)保護(hù)動作出口跳閘信號。比如：以A相為例，在手動操作斷路器跳閘過程中，手動繼電器STJa勵(lì)磁，其接點(diǎn)STJa閉合，如果接通了跳閘回路，極容易導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)跳閘。在這個(gè)過程中，對于“防跳”繼電器的自保護(hù)回路來說，接通了保護(hù)動作出口跳閘信號繼電器TXIJa電流線圈回路，導(dǎo)致其勵(lì)磁動作，進(jìn)而不利于運(yùn)行人員的正常操作和運(yùn)行。

在圖1中，對于手動繼電器STJa的接點(diǎn)，如果在TXIJa電流線圈兩端進(jìn)行了并接，在STJa發(fā)生動作時(shí)，會大大增加TXIJa電流線圈短路問題的發(fā)生概率，但是，針對TXIJa動作電流這一問題，要對斷路器跳閘電流進(jìn)行全方位、多角度的分析，以此來為設(shè)計(jì)提供可行的參考依據(jù)，其動作具有高度的靈活性，而且線圈直流電阻也不大。此時(shí)，STJa接點(diǎn)已經(jīng)將其電流線圈短路，但是仍然會流經(jīng)一些跳閘電流，進(jìn)而存在于TXIJa電流線圈[2]，進(jìn)而使其動作。因此，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，在TXIJa繼電器選擇和調(diào)試過程中，要將這種動作的靈活性保持在合理范圍內(nèi)，而且在保護(hù)動作出口過程中，還要確保電路器能夠跳閘，并發(fā)出信號。

圖1 A相斷路器第一組跳閘回路示意圖

3.2 斷路器拒動不能及時(shí)斷開回路

對于進(jìn)線為220kV等級牽引變電所的高壓斷路器，大都設(shè)置了兩組跳閘線圈，在手動跳閘時(shí)，所接通的跳閘線圈僅有一組，而要想滿足自動裝置動作跳閘的保護(hù)要求，要將兩組跳閘線圈進(jìn)行接通處理，旨在確保斷路器動作跳閘的穩(wěn)定性和可靠性，及時(shí)將故障點(diǎn)切除掉，避免事故范圍的擴(kuò)大，將電力系統(tǒng)故障的危害降至最低，從而促進(jìn)電力系統(tǒng)的健康運(yùn)行。

以330kV牽引變電所為例，在電氣調(diào)試施工過程中，對于進(jìn)線保護(hù)帶斷路器聯(lián)動試驗(yàn)工作的開展，必須予以高度重視。在試驗(yàn)過程中，斷路器拒動現(xiàn)象較為常見，也就是說，針對手動操作斷路器分合閘，其運(yùn)作狀態(tài)是非正常的，而保護(hù)裝置動作出口以后，斷路器沒有出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象?；诖?，反復(fù)校對和分析斷路器控制回路和保護(hù)回路接線，但是并沒有發(fā)現(xiàn)異常問題。要想充分掌握拒動的成因，相關(guān)工作人員在試驗(yàn)時(shí)，可以任意采用一組跳閘線圈回路斷開，這時(shí)，斷路器拒動現(xiàn)象便消失不見，如果兩組跳閘線圈同時(shí)接入斷路器，便會出現(xiàn)拒動現(xiàn)象。經(jīng)過查找和分析發(fā)現(xiàn)，兩組跳閘線圈套在了同一鐵芯上（見圖2），在這兩組線圈中，其匝數(shù)是相同的，保護(hù)裝置在發(fā)出跳閘指示以后，流經(jīng)兩線圈的電流也是相同的，進(jìn)而產(chǎn)生的磁通為Ф1=Ф2。在圖2中，鐵芯中的合成磁通 Ф=Ф1+Ф2=2Ф1，其中，產(chǎn)生了諸多電磁力，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)比一組跳閘線圈工作效率要高，很難使斷路器出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，但是針對兩組跳閘線圈的實(shí)際接線，仍然需要進(jìn)一步改進(jìn)。

圖2 兩組跳閘線圈正確接線

由圖3可以了解到，兩組跳閘線圈產(chǎn)生的磁通Ф1和Ф2數(shù)值是相同的，但是方向上是不相同的，所以，鐵芯中合成磁通Ф=Ф1-Ф2=0，所產(chǎn)生的電磁力也是0，進(jìn)而造成保護(hù)裝置動作出口跳閘，斷路器拒動。對于這種錯(cuò)誤的接線方式，必須要予以高度重視。

圖3 兩組跳閘線圈錯(cuò)誤接線

4 改進(jìn)措施

4.1 合閘回路中增設(shè)超時(shí)時(shí)間繼電器

在斷路器分、合閘回路中，對于分、合閘超時(shí)時(shí)間繼電器SJ的增設(shè)是至關(guān)重要的。在斷路器合閘過程中，在開啟合閘線圈以后，要啟動超時(shí)時(shí)間繼電器SJ，其正常合閘時(shí)間并不長，極容易導(dǎo)致超時(shí)返回繼電器SJ延時(shí)觸點(diǎn)動作出現(xiàn)滯緩現(xiàn)象。在合閘回路中，如果存在故障問題，如果合閘保持時(shí)間與斷路器正常操作時(shí)間存有差異，則開關(guān)輔助接點(diǎn)出現(xiàn)斷開現(xiàn)象的概率較高。超時(shí)閉合觸點(diǎn)SJ-1動作將中間繼電器ZJ開啟，開啟以后，其閉合觸點(diǎn)ZJ-1斷開合閘回路，ZJ-2斷開超時(shí)繼電器SJ啟動回路，避免在控制回路中燒壞各個(gè)元件，其保護(hù)作用十分顯著。在SJ啟動過程中，開入量回路中ZJ繼電器的一對常開觸點(diǎn)的運(yùn)作狀態(tài)是閉合的，借助硬接點(diǎn)信號向監(jiān)控后臺發(fā)送故障信號。

4.2 合理選擇繼電器

對于時(shí)間繼電器來說，繼電器必須要保證較高的精準(zhǔn)度，而且也要避免由于時(shí)間繼電器的接入，進(jìn)而使分、合閘回路參數(shù)的準(zhǔn)確性難以保證，從而導(dǎo)致分、合閘線圈的動作電壓和功率降低，要結(jié)合控制回路電壓等級來確定時(shí)間繼電器的電壓等級。

5 結(jié)語

綜上所述，針對高壓斷路器控制回路的常見問題要予以高度重視，并制定配套可行的改進(jìn)措施，最大程度地避免分、合閘回路電器元件和保護(hù)裝置元器件出現(xiàn)燒壞現(xiàn)象，將變電所維護(hù)費(fèi)用控制在合理范圍內(nèi)，落實(shí)好節(jié)約化原則，并為設(shè)備的安全運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件，以滿足變電所的內(nèi)在需求。其中，對于保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家，還要合理化設(shè)計(jì)斷路器控制回路，進(jìn)而滿足用戶需求。