110kV断路器防跳回路异常分析及改造

ｄｏｉ:１０􀆰３９６９/ｊ􀆰ｉｓｓｎ􀆰１００８￣０１９８􀆰２０１４􀆰０４􀆰０１８１１０ｋＶ断路器防跳回路异常分析及改造Ａｎａｂｎｏｒｍａｌｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｒｅｆｏｒｍｏｆ１１０ｋＶｂｒｅａｋｅｒａｎｔｉ￣ｐｕｍｐｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ李振文ꎬ李辉ꎬ吴晋波ꎬ洪权ꎬ李大公(国网湖南省电力公司电力科学研究院ꎬ湖南长沙４１０００７)摘　要:在湖南某２２０ｋＶ变电站扩建工程的１１０ｋＶ断路器防跳试验过程中发现ꎬ在给出一个持续合闸指令的同时ꎬ给出一个分闸指令ꎬ断路器会在分闸之后再合闸ꎬ并且合闸之后跳位灯、合位灯都点亮ꎮ经分析原因是串联于合闸回路中的防跳继电器辅助触点出现卡滞现象ꎬ并且由此产生了跳位监视的寄生回路ꎮ文中提出并实现了该断路器机构箱防跳回路改造方案ꎬ试验验证了防跳改造方案的可行性ꎬ消除了事故隐患ꎮ关键词:断路器ꎻ防跳回路ꎻ合闸ꎻ分闸ꎻ继电器中图分类号:ＴＭ５６１　　文献标志码:Ｂ　　文章编号:１００８￣０１９８(２０１４)０４￣００６１￣０３收稿日期:２０１３￣０９￣２２　　改回日期:２０１４￣０５￣２６　　断路器是电力系统中重要的一次设备ꎮ断路器防跳回路作为操作回路里一个必备部分ꎬ是为了防止断路器发生“跳跃〔１－２〕”现象而损坏开关ꎬ甚至引起开关爆炸ꎮ所谓“跳跃”ꎬ是指断路器在手动或自动装置动作合闸后ꎬ在控制开关尚未复归(手动合闸时控制开关复归需１~２ｓꎬ而断路器合闸动作时间约为５０ｍｓꎬ断路器合闸后控制开关尚未复归ꎬ触点仍接通)或自动装置触点卡死的情况下ꎬ如果遇到断路器合闸于永久性故障ꎬ保护动作ꎬ断路器跳闸ꎬ此时由于合闸脉冲还未解除ꎬ断路器将再次合闸ꎬ如此反复ꎬ导致断路器出现多次跳、合闸现象ꎮ断路器发生跳跃的必要条件〔３〕有２个:合闸触点粘连ꎻ保护动作ꎮ这２个条件中任意一个发生时ꎬ启动一个防跳继电器ꎬ以其触点将合闸回路断开ꎬ则断路器就无法合闸ꎬ一直保持在跳闸位置ꎬ不会发生跳跃现象ꎬ这就是断路器防跳的基本原理ꎮ常用防跳回路〔４〕有串联式防跳回路、并联式防跳回路、弹簧储能式防跳回路、跳闸线圈辅助接点式防跳回路等ꎮ国产断路器多采用串联式防跳回路ꎬ进口断路器多采用并联式防跳回路ꎮ该２２０ｋＶ变电站为未经过综自改造的传统站ꎬ仍保留有控制屏ꎬ扩建后的２号主变中低压侧操作箱采用的是四方ＪＦＺ－１３ＴＡ组合操作箱ꎬ１１０ｋＶ５２０开关采用阿尔斯通生产的ＧＬ３１２－Ｆ１型断路器ꎬ按照湖南电网继电保护贯彻“六统一”新企标实施细则〔５〕ꎬ设计图纸中取消了操作箱防跳功能ꎬ采用断路器本机结构的防跳功能ꎮ１　断路器本体机构防跳回路阿尔斯通ＧＬ３１２－Ｆ１型断路器本机机构防跳回路如图１所示ꎮ该防跳回路采用防跳继电器Ｋ１１来实现并联防跳功能ꎮＫ１１的电压线圈与断路器的合闸回路并联ꎬ其常开辅助接点Ｋ１１(２１－２２)串接于合闸回路中ꎮ从该二次回路图分析:１)假如取消防跳继电器Ｋ１１及相关回路ꎬ则在合闸于永久故障时ꎬ合闸后保护动作跳开断路器ꎬ而此时手动合闸脉冲还未消失(通常需要１~２ｓ)ꎬ必然会产生跳跃分合的现象ꎬ损坏设备ꎮ２)当断路器处于跳位时ꎬ断路器辅助触点Ｓ１􀆰１(１１－１２)闭合ꎬ跳位监视回路接通ꎬ跳位灯亮ꎻ当存在一个持久的合闸命令(手动合闸尚未复归ꎬ或者自动装置合闸接点卡死)时ꎬ合闸回路经Ｓ３(１－２)ꎬＫ１１(２１－２２)ꎬＳ２(９－１０)ꎬＫ１４(２１－２２)ꎬＳ１􀆰１(１１－１２)ꎬＹ４ꎬＳ３(５－６)接通ꎮ断路器合闸之后ꎬ断路器辅助接点Ｓ１􀆰１(５－６)闭合ꎬ启动防跳继电􀅰１６􀅰　第３４卷第４期湖　南　电　力ＨＵＮＡＮＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲ　２０１４年８月器Ｋ１１并且自保持ꎬ防跳继电器常闭辅助接点Ｋ１１(２１－２２)断开ꎬ切断合闸回路并且通过辅助接点Ｋ１１(１３－１４)自保持ꎮ此时ꎬ如果发生永久性故障ꎬ继电保护动作跳闸ꎬ由于合闸回路已经断开ꎬ只会发生一次分闸操作ꎬ而不会在分闸之后再次合闸ꎬ因而防止了开关跳跃ꎮ２　问题分析及回路改造２􀆰１　发现的问题对保护装置校验合格后进行整组试验ꎮ首先使断路器处于跳位ꎬ此时观察操作箱面板上只有跳位灯亮ꎻ然后在控制屏上把ＫＫ把手打到“合闸”位置保持住ꎬ断路器合闸ꎬ观察到操作箱面板上的跳位灯、合位灯都亮ꎻ再给保护装置加故障电流ꎬ使得保护动作跳闸ꎬ断路器先后进行分闸操作、合闸操作各一次ꎬ跳位灯、合位灯都亮ꎮ２􀆰２　问题分析及防跳回路改造把ＫＫ把手打到“合闸”位置、断路器处于合位时ꎬ打开断路器机构箱ꎬ仔细检查回路ꎬ发现防跳继电器常闭触点Ｋ１１(２１－２２)存在卡滞现象ꎬ即在防跳继电器通电情况下处于闭合状态ꎬ没有起到切断合闸回路、防止跳跃的作用ꎮ为此对防跳回路进行改造ꎬ在断路器辅助触点Ｓ１􀆰１(１１－１２)与合闸继电器Ｙ４之间接入１对防跳继电器Ｋ１１的备用常闭辅助触点Ｋ１１(２９－３０)ꎬ如图２中虚线框中所示ꎮ经过此回路改造后ꎬ再次进行防跳试验ꎮ将ＫＫ把手打到并保持在合闸位置ꎬ断路器合闸ꎬ再给保护装置加故障电流使其动作分闸ꎬ观察到断路器只进行一次分闸操作ꎬ说明接入Ｋ１１(２９－３０)后已经起到了切断合闸回路、实现断路器防跳的作用ꎮ但还是可以观察到当断路器处于合闸位置时ꎬ跳位灯、合位灯同时亮ꎮ为此对防跳回路进行更仔细的检查和分析ꎬ发现因为防跳继电器辅助触点Ｋ１１(２１－２２)的卡滞造成了跳位监视的寄生回路ꎬ如图３所示ꎮＹ４为合闸继电器ꎬＫ１１为防跳继电器ꎬＳ１􀆰１为断路器辅助接点ꎬＳ２为总闭锁继电器辅助接点ꎬＳ３为远方/就地开关辅助接点图１　断路器本体结构防跳回路图２　防跳回路初次改造􀅰２６􀅰第３４卷第４期湖　南　电　力２０１４年８月　　当断路器处于合闸位置ꎬ负电经此寄生回路送至ＴＷＪ的负端ꎮ为此ꎬ参照该变电站２２０ｋＶ６２０断路器(西门子生产ꎬ型号为３ＡＰ－１ＦＧꎬ２５２ｋＶ)防跳回路的设计ꎬ对该防跳回路进行进一步的改造ꎬ在跳位监视回路接入防跳继电器的常闭辅助接点Ｋ１１(２３－２４)和断路器位置常闭辅助接点Ｓ１􀆰１(９－１０)ꎬ并将跳位监视回路与合闸回路的交点移至Ｓ３(１－２)与Ｋ１１(２１－２２)之间ꎬ如图４所示ꎮ图３　跳位监视的寄生回路图４　防跳回路再次改造　　对该防跳回路进行防跳试验:断路器在跳位时ꎬ跳位灯亮ꎻＫＫ把手打到并保持在合闸位置ꎬ开关合闸ꎬ跳位灯灭ꎬ合位灯亮ꎻ由保护动作跳闸ꎬ断路器只进行一次分闸操作ꎮ由此验证了防跳回路改造方案的可行性ꎮ经过竣工送电后ꎬ该变电站几个月的运行表明该防跳回路改造方案正确可行ꎬ保证了变电站的正常运行ꎮ３　结论断路器防跳对于防止设备损坏和事故扩大、保证电力系统可靠运行有着十分重要的意义ꎮ文中针对变电站扩建工程１１０ｋＶ断路器本体结构防跳回路试验中的异常现象进行分析ꎬ发现由于防跳回路只串接防跳继电器一个常闭辅助接点ꎬ而该辅助触点又恰好发生卡滞现象时ꎬ防跳回路无法实现防跳功能ꎬ并且跳位灯、合位灯同时亮ꎬ影响运行人员的监视ꎮ对机构防跳回路进行改造ꎬ并经过防跳试验验证了改造方案的可行性ꎬ保证了设备的可靠运行ꎮ参考文献〔１〕何永华.发电厂及变电站的二次回路〔Ｍ〕.北京:中国电力出版社ꎬ１９９７.〔２〕颜华敏ꎬ顾国平ꎬ陆敏安ꎬ等.一起断路器防跳回路异常分析及改造〔Ｊ〕.电力系统保护与控制ꎬ２０１０ꎬ３８(１２):１３８￣１４０.〔３〕兀鹏越ꎬ董志成ꎬ陈琨ꎬ等.高压断路器防跳回路的应用及问题探讨〔Ｊ〕.电力自动化设备ꎬ２０１０ꎬ３０(１０):１０６￣１０９.〔４〕王轶成ꎬ刘波.断路器防跳回路的典型接线及其应用〔Ｊ〕.电力系统自动化ꎬ２００１ꎬ２５(１):６９￣７０.〔５〕湖南省电力公司调度通信局.湖南电网贯彻“六统一”新企标实施细则〔Ｓ〕.２０１０.作者简介李振文(１９８７)ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ主要从事电力系统继电保护及自动化工作ꎮ李辉(１９８３)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ主要从事电力系统继电保护及自动化工作ꎮ吴晋波(１９８１)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ主要从事电力系统继电保护及自动化工作ꎮ􀅰３６􀅰第３４卷第４期李振文等:１１０ｋＶ断路器防跳回路异常分析及改造２０１４年８月