110 kV斷路器操作電源跳閘發(fā)控制回路斷線缺陷分析處理

摘 要：針對某220 kV變電站內110 kV線路斷路器操作電源空開跳閘發(fā)控制回路斷線的缺陷，從現場缺陷排查思路、缺陷原因分析、缺陷處理方法等方面進行了闡述，并提出了整改措施，消除了斷路器控制回路的隱患，確保變電站安全穩(wěn)定運行，可供存在同樣設計隱患的其他變電站在設備維護消缺時借鑒。

關鍵詞：斷路器;控制回路;操作電源;位置指示;缺陷處理

中圖分類號：TM77? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）11-0072-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.11.020

0? ? 引言

在電力系統中，斷路器是保證正常供電、切除短路故障的重要元件，在整個電力系統中的作用極為重要，但也是出現問題最多的設備之一[1]。為保證斷路器可靠動作，通常會設置斷路器控制回路斷線監(jiān)視回路，用來監(jiān)視斷路器跳、合閘回路是否正常。當出現斷路器控制回路斷線告警時，如果剛好有故障發(fā)生，會出現斷路器拒動保護越級跳閘，引發(fā)大面積停電，甚至會造成電力系統癱瘓等事故的發(fā)生，因此該告警需要盡快處理[2]。本文介紹了一起故障點較罕見的110 kV線路斷路器操作電源跳閘，后臺發(fā)控制回路斷線告警的缺陷處理案例，包括缺陷定位、原因分析、處理方法和防范整改措施等。

1? ? 線路斷路器控制回路斷線告警現象

某220 kV變電站內的110 kV設備于2010年7月投運。2021-09-13T09：30，該站某熱備用110 kV線路間隔突發(fā)斷路器控制回路斷線故障告警，運行人員檢查發(fā)現是因為保護屏后斷路器操作電源空開跳閘，且空開一合就跳開。

2? ? 現場缺陷排查及原因分析

繼保人員到站后發(fā)現，運行人員已將110 kV熱備用線路轉至冷備用，開關分位，操作電源空開合上就跳開，后臺除控回斷線告警、裝置告警（PT斷線）、PT失壓外，無其他異常告警信號。經繼保人員初步檢查，在保護屏端子排測量操作電源正負極之間電阻值約為11 kΩ，電源正負極各自對地絕緣正常，電源正負極無交、直流寄生，初步判斷為操作電源空開故障;更換操作電源空開后，依然合上就跳開，并且空開可見明顯短路弧光，由此排除電源空開故障，應是開關的控制回路中有短路。下面將依據開關控制回路原理圖，介紹現場缺陷排查方法，并進行缺陷原因分析。

2.1? ? 現場缺陷排查

110 kV線路斷路器控制回路原理圖如圖1所示。斷路器經操作空開1K2由直流母線+1KM、-1KM供電，控制回路包括遙控分、合閘，手動分、合閘，保護跳閘及測控屏分、合位指示。按照以往處理斷路器控制回路缺陷經驗，故障多發(fā)生在戶外開關柜等位置，可根據斷路器操作回路原理圖及開關GIS回路圖，依次展開缺陷排查。

2.1.1? ? 缺陷排查位置1：斷路器GIS分合閘回路

（1）檢修試驗班檢查，斷路器儲能正常，分合閘線圈電阻值正常，機構故障概率較小，現場先交由繼保自動化人員檢查。

（2）斷路器GIS匯控柜分合閘回路原理圖如圖2所示。由圖可以看出，斷路器分合閘回路均是采用常投不勵磁的繼電器，正常時分合閘回路不存在一通電就動作的接點。檢查時，在GIS匯控柜端子排做了以下測試：僅解開至保護屏的101回路，空開合上立即跳開;僅解開102回路，空開合上后不跳開;僅解開101和102回路，測量正負極之間電阻約為10 kΩ;僅解開107、102回路，測量107與102回路之間電阻約為120 Ω（該值經檢修試驗班確認在正常線圈電阻值范圍）。

結論：GIS分合閘回路可能有某個元件故障，通電后產生寄生回路，導致操作電源正負極短路;產生短路的正電源來自107回路，107回路并聯了合閘保持和跳位監(jiān)視回路，合閘保持回路此時不應導通，跳位監(jiān)視回路串聯有較大阻值電阻，正常時跳位監(jiān)視回路電流很小，即便有短路也不至于令空開跳開，所以操作箱內部回路可能有故障。

2.1.2? ? 缺陷排查位置2：保護屏操作回路

（1）保護屏上開關操作箱回路原理圖如圖3所示，在保護屏端子排僅解開至匯控柜的107回路，測量合閘保持和跳位監(jiān)視并聯電阻值約為22 kΩ。

（2）檢查保護裝置型號為RCS-941AZ，操作插件型號為SWI220 V，更換同型號操作回路插件后，空開合上立即跳開。

結論：測量合閘保持和跳位監(jiān)視回路電阻未發(fā)現短路現象，且更換操作回路插件后故障依然存在，所以故障點不在操作箱（兩個操作插件同時有故障的概率較低）;若操作回路沒有故障，則故障點在GIS分合閘回路的可能性也很小，因為產生短路的正電源來自跳位監(jiān)視回路，而跳位監(jiān)視回路原則上短路電流很小。但因為短路故障只發(fā)生在回路通電的瞬間，未通電時檢測不到，未能完全排除GIS分合閘回路的嫌疑，需要進一步進行細致檢查。

2.1.3? ? 缺陷排查位置3：在保護屏進一步排查斷路器GIS回路

（1）在保護屏端子排僅解開跳位監(jiān)視的廠家線，空開合上后不跳開;

（2）在匯控柜端子排依次解開合閘、防跳、分閘、儲能、氣壓低閉鎖回路的電源正端，并嘗試合操作電源空開，發(fā)現僅在解開合閘回路時，空開可以合上不跳開;

（3）通過短接接點、按下繼電器測試按鈕使其動作等方法令相關回路導通，測量GIS分合閘回路操作電源正負極間電阻，電阻阻值變化正常;

（4）通過手動合閘合上斷路器，斷路器合位時，空開合上后不跳開。

結論：故障點很隱蔽，只發(fā)生在回路通電的瞬間，未通電時難以檢測到，是一個動態(tài)缺陷;未通電時測量不到短路電阻值，可能是因為故障回路中存在有二極管特性的元器件，現場的測試手段不能完全排除操作回路和GIS回路的嫌疑，再進一步的檢查可能需要廠家介入配合;故障與跳位監(jiān)視回路有較強的聯系，還應檢查與TWJ動作有關聯的回路。

2.1.4? ? 缺陷排查位置4：測控屏位置指示

（1）在保護屏端子排僅解開至測控屏的跳位指示燈回路（136回路），操作電源空開合上后不跳開;

（2）拆開測控屏分合閘把手的指示燈部件，發(fā)現外殼有較為明顯的灼傷痕跡，如圖4所示，測量指示燈C+（公共端）至G-（綠燈）端子之間的電阻阻值接近0，判斷綠燈已燒毀，導致回路短路。

結論：分位指示燈故障，通電后發(fā)光二極管正向擊穿，導致操作電源正負極之間短路，操作電源空開跳閘。

2.2? ? 缺陷原因分析

根據2.1節(jié)的缺陷排查結果，分析缺陷原因如下：如圖5所示，開關位置指示燈采用的是操作電源，當分位指示燈因故障短路時，回路通電瞬間TWJ動作接點閉合，操作電源正負極直接接通短路，從而導致操作電源空開跳閘;不通電時TWJ不動作，指示燈回路不導通，所以用萬用表檢測不出回路是否有故障。

3? ? 缺陷處理及整改措施

針對測控屏位置指示燈故障導致開關分位時正負電源短路，進而導致控制電源空開跳閘發(fā)控制回路斷線的情況，采取了以下處理方法：（1）拆開并更換測控屏分合閘把手的指示燈部件;（2）在斷電情況下，對接線以及整個控制回路搖絕緣，確保絕緣正常;（3）檢查相關安全措施和二次回路是否已恢復正常狀態(tài)。

更換指示燈部件后，斷路器操作電源空開可正常合上不再跳開。檢查變電站后臺無異常告警信號，后臺遙控分合閘斷路器正常，通電觀察20 min，故障不再發(fā)生，可判斷回路無其他故障點，缺陷得以消除。

本次缺陷處理過程中，按照以往的經驗依次對操作電源空開、GIS分合閘回路、操作箱回路進行仔細排查，依次排查通常情況下最可能發(fā)生故障的回路，均未能準確定位故障。而該站將開關操作電源用在位置指示回路，指示燈短路時將操作電源跳開，導致TWJ失電、接點斷開，用萬用表檢測不出回路是否有故障，導致該故障回路存在隱蔽性。

本次發(fā)現的斷路器控制回路異常主要由設計圖設計不合理造成，施工設計圖的設計除在原理上需保證正確外，還應符合現場的實際應用條件和要求[3]。該缺陷暴露出未采用變電站典型設計會增加斷路器分合閘回路故障的風險，且故障時不易被發(fā)現。由于該站運行年限較久，整改涉及停電間隔多，因此將此問題記錄備案并加強巡視維護，后期結合技改項目批次整改。

4? ? 結語

變電站開關控制回路斷線是電力檢修工作中常遇到的缺陷[4]，及時有效的消缺對電力系統的安全穩(wěn)定運行具有重大意義[5]。本文針對一起故障點較罕見的110 kV斷路器操作電源跳閘發(fā)控回斷線的缺陷，詳細介紹了整個缺陷排查與處理的過程和方法，具有較好的工程借鑒意義。

[參考文獻]

[1] 陳鐵軍.110 kV斷路器遠控分閘開關拒動跳閘線圈燒毀故障原因分析與處理防范[J].機電信息，2018（36）：87-88.

[2] 詹樺.斷路器控制回路斷線的原因分析及處理方法[J].機電信息，2019（29）：16-17.

[3] 龍永平.斷路器控制回路的動作異常分析[J].電工技術，2013（5）：68-69.

[4] 黃鎮(zhèn)，吳堅，?？裕?開關控制回路斷線自診斷裝置的研制及應用[J].電工技術，2018（19）：58-60.

[5] 林利祥，原毅青.220 kV主變風機電源開關雨天頻繁跳閘缺陷分析與處理[J].電工電氣，2018（3）：72-73.

收稿日期：2022-03-21

作者簡介：楊娟（1987—），女，安徽馬鞍山人，碩士研究生，工程師，從事變電繼保工作。