论10kV断路器弹簧储能回路的改进方法(代荣霞)

论10kV开关储能回路的改进方法代荣霞（湖南电网公司长沙）摘要：在实际变电运行中经常发生10kV开关储能二次回路的故障。本文从10kV开关储能回路的原理出发，分析了故障的主要原因，并提出了相应的改进方法，介绍了实际的应用情况。关键词：10kV开关；储能回路；开关拒动；行程开关0引言近年来，具有弹簧储能机构的10kV开关已越来越广泛的应用于配网中。与过去的直流电磁机构相比，这种开关具有动作速度快、合闸电流小、储能电源容量小、交直流均可使用、可靠性较高等优点。但在实际的运行中，这种操作机构的二次回路方面也存在一些问题，出现无法储能现象或引起控制回路断线，并曾经造成开关拒动的事故。因此对10kV开关储能回路进行改造，提高其可靠性是相当必要的。而这种改造只需在现有的基础上通过相应的附件更换、加装和回路改造，就能完全符合我们的要求。下面就以VS1小车开关为例，对其储能回路的接线进行介绍，分析其优缺点，提出了工程改造的一些参考意见。1储能回路的结构原理VS1型开关小车的弹簧储能机构有三个行程开关，每个行程开关有一对常闭接点和一对常开接点。其中一对常开接点接入开关的合闸回路，在弹簧未储能的时候闭锁合闸；一对常闭接点接入储能电机常回路中，用来控制直流电机的启停；一对常开接点接在储能指示灯上，一对常闭接点接在“弹簧未储能”信号回路中，这两对接点共用一个行程开关。具体的接线方法如图1所示。图1改造前的储能回路结构原理图及行程开关示意图2储能二次回路的故障原因分析由图1可以看出，储能回路主要是通过行程开关的接点来控制的，而行程接点是用来切断和接通直流回路，较容易发生故障。在实际运行中，储能回路的故障也往往就发生在行程开关的接点上。其中，用来启停直流电机的常闭接点比较容易烧坏。这是由于部分开关厂家使用行程开关的接点开断容量不足，当在开关频繁动作的情况下（如电容开关），该接点无法灭弧而烧毁，这时开关将无法再次储能。当弹簧拉力降低后，另外一对行程开关的常开接点将闭锁合闸回路，造成控制回路断线。因此对储能回路进行改造也就要提高该接点的灭弧能力。另外，由图1也可以看到，用于指示灯的常开接点与用于发“未储能”信号的常闭接点共用一个行程开关。如果弹簧储能行程开关两个接点烧坏粘连、切换片变形引起的接点切换不同期，将会使两对接点间绝缘击穿，使保护电源正极与控制电源负极短路，跳开保护电源及控制电源空气开关，造成保护及开关拒动。由于弹簧储能机构都在合闸后开始储能，这时行程开关切换，所以这种事故往往发生在合闸过程中。湖南电网公司西桠站就曾经发生过此类事故，当时的实际情况是：10kV线路发生故障，保护跳开馈线开关，当开关重合闸于永久性故障时，出现储能行程开关接点切换不同期现象，导致开关及保护拒动，因此发生越级跳闸的严重事故。可以看出，储能回路的这个问题归根到底是由于开关的行程开关接点不足所致，所以，为防止类似事故的发生，必须对接点进行扩充。3储能回路的改进方法VS1型开关小车共安装了三只储能行程开关，在目前的应用中已不能满足要求，而加装这种行程开关需要对所有10kV开关间隔进行停电处理，因此这种方法是不现实的。为保证对用户的连续供电，可以使用加装重动中间继电器来扩充触点。利用重动中间继电器的有以下优点：重动继电器除提供触点外，还起到电气隔离作用。这样，监控系统的信息采集回路将不直接引到高压开关，可有效防止高压开关的强电磁干扰侵入到监控系统。另外，重动继电器应选用快速中间继电器，并且要做到监控、位置指示信号、遥信共用。同时，加装中间继电器可在端子箱或控制屏上进行，无须停电进行改造。为保证加装改造后各接点有足够的灭弧能力，必须对各接点流过的电流进行计算，确定各回路使用行程接点还是重动继电器接点。其中各主要元件的电气参数如表1所示：表1各主要元件的电气参数储能开关行程接点容量（A）ZJ接点开断容量（A）储能电机功率（W）合闸线圈阻值(Ω)30.540080通过计算，可得出合闸回路以及储能电机回路的电流：储能回路为1.82A，合闸回路2.75A，可见储能中间继电器无法满足合闸回路以及储能电机回路的灭弧要求，所以合闸回路、储能电机回路应分别使用一个独立的行程开关；信号指示灯及“未储能”信号开出回路电流较小，储能中间继电器的接点即可满足要求，可采用储能中间继电器扩充的接点，故改造方案如图2所示。从图2可以看出，该方案能够满足断路器合闸回路的要求和综合自动化对遥信的要求，并能避免储能中间ZJ接点烧毁的现象发生。同时，也可以看出，当ZJ线圈损坏时，在弹簧已储能的情况下，储能指示灯将不亮，保护发“弹簧未储能”信号，但这对开关的实际运行并没有影响。另外，为提高接于储能电机回路的行程接点的灭弧能力，提高行程接点的可靠性，可采取在接点处并联电容器的方法。其改造方法如图2所示。而且，为避免因直流回路电流过大烧毁电动机，电容器建议选用2微法/400伏油浸电容。同时，因为储能电机回路与行程接点的配线未引到端子排中，因此电容器只能装于机构箱内，必须进行停电处理。由于该缺陷不影响安全运行，可在开关停电时再进行处理。图2改造后储能回路的接线原理图5结语湖南电网公司按图2所示的改进方案对所属变电站的VS1小车开关进行改造后，运行情况良好。同时，为避免日后再发生储能回路引发的故障，湖南电网公司从源头抓起，增加了对新安装开关的中间验收项目，确保了采用的新的10kV开关有4对独立的储能行程开关，各回路分别采用独立的行程接点。此举大大降低了储能回路的发生故障的概率，提高了供电可靠性。参考文献[1]靳伟军,王晓燕.常规户外真空开关在自动化中的改造应用.电工技术.2005(7):62-63[2]程波.浅谈110kV开关弹簧操作机构的二次回路接线.继电器。2004,32(1):68-70[3]罗平.10kV开关储能回路改造及其应用.四川电力技术.2005(3):17-18[4]詹风琴.开关弹簧储能机构在运行中应注意的问题.电力安全技术.2001,3(6):13