220 kV線路斷路器出現(xiàn)的事故分析及解決措施

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　斷路器是電力系統(tǒng)中重要的一次設(shè)備,而斷路器能否正確動作,除了跟機械結(jié)構(gòu)的性能良好與否有關(guān)之外,還跟跳合閘線圈以及相應(yīng)的跳合閘回路是否完好有著密切的關(guān)系。因此,如何完善對跳合閘回路的監(jiān)視以及保證跳合閘線圈的完好是十分必要的。
　　
　　1 事故處理過程與分析
　　
　　2008年3月2日,本地的220 kV坪廊線出現(xiàn)后臺遙控分閘時A相斷路器不能分閘的情況。檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)A相斷路器兩個跳閘線圈均已燒毀,更換了新的跳閘線圈后進行傳動試驗,發(fā)現(xiàn)該相斷路器還是不能分開,測量電位發(fā)現(xiàn)跳閘回路已經(jīng)導(dǎo)通,故確認為機械故障造成斷路器拒跳。聯(lián)系廠家處理,發(fā)現(xiàn)跳閘掣子變形造成斷路器拒跳,更換后設(shè)備恢復(fù)正常。斷路器拒跳為什么會造成兩個跳閘線圈都燒毀呢?首先要對220 kV等級斷路器的控制回路進行分析。220 kV坪廊線的操作箱為某繼保電氣有限公司的CZX-12A型操作箱,而斷路器為北京ABB高壓開關(guān)設(shè)備有限公司的產(chǎn)品。為方便讀者分析,本文所示圖為簡化后的控制回路圖。當(dāng)手動、遙控或保護啟動跳閘時,如圖1所示,掛在第一組直流電源的三相跳閘繼電器STJa、STJb、STJc勵磁動作,其觸點同時啟動兩組跳閘回路,如圖2、3所示(圖中只畫出了A相跳閘回路,其它兩相均類似)。圖2中,11YJJ為壓力降低閉鎖跳閘觸點,正常時閉合;11TBIJa為跳閘保持繼電器;12TBIJa為啟動防跳的繼電器;+BG1為斷路器常開輔助觸點,當(dāng)斷路器合上時是閉合的;+Y1為第一組跳閘線圈,同理圖3也有相似的功能。當(dāng)跳閘掣子卡死,造成斷路器不能分閘,+BG1常開觸點不能斷開,則兩個跳閘回路的11TBIJa及21TBIJa一直勵磁保持住跳閘回路導(dǎo)通狀態(tài),造成跳閘線圈+Y1和+Y2長時間通電而燒毀。
　　圖1 跳閘關(guān)聯(lián)回路圖
　　圖2 A相跳閘回路圖(第一組)
　　圖3 A相跳閘回路圖(第二組)
　　
　　2 解決方案
　　
　　現(xiàn)行的跳閘回路設(shè)計,一方面是考慮到當(dāng)TJ或STJa觸點較斷路器輔助觸點+BG1先斷開時,其觸點可能會被電弧燒壞,故一直保持住跳閘導(dǎo)通等待+BG1先斷開;另外很重要的一方面是與合閘回路中的防跳回路相配合(如圖4所示),當(dāng)手動合閘于永久性故障線路時,保護導(dǎo)通跳閘回路,12TBIJa和22TBIJa動作閉合各自的常開觸點,使電壓繼電器1TBUJa動作斷開常閉觸點(斷開合閘線圈-Y3正電源)、閉合常開觸點(使電壓繼電器2TBUJa勵磁),2TBUJa動作導(dǎo)通常開觸點(自保持)、斷開常閉觸點(確保斷開合閘線圈-Y3正電源),避免了跳閘之后由于1SHJ一直在導(dǎo)通位置而故障點一直存在,引起斷路器“跳躍”的現(xiàn)象。同樣,合閘回路中通過SHJa來實現(xiàn)合閘過程的自保持,以防ZHJ或1SHJ觸點較斷路器輔助觸點+BG1先斷開時,其觸點被電弧燒壞。因此,當(dāng)斷路器拒動或斷路器輔助觸點接觸不好時會燒壞跳合閘線圈甚至是防跳繼電器。
　　圖4A相合閘回路圖
　　如何防止因斷路器拒動或斷路器輔助觸點分接(分斷或接觸)不良而燒壞跳合閘線圈的情況發(fā)生呢?以下有3種方法:
　　1)采用原有回路,當(dāng)分合閘不能操作時,要盡快斷開操作電源,以防燒壞跳合閘線圈。這種方法雖然簡單,但依賴人工操作,可能還沒來得及斷開電源線圈就已經(jīng)燒壞,而且當(dāng)保護跳合閘遇到這種情況時,難免線圈會燒壞。
　　2)采用國外(如ABB等)的斷路器本身自帶的防跳回路,如圖5所示,防跳功能僅在合閘回路中通過自保持繼電器+K3實現(xiàn),而跳合閘本身均不帶自保持功能,這樣就避免了因斷路器拒動或斷路器輔助觸點分接不良而燒壞跳合閘線圈。但是這種設(shè)計方法也存在不足之處:其一,當(dāng)斷路器拒合或斷路器常開輔助觸點分接不良時,如果操作人員不知道其因而長期按住手分(手合)按鈕,也會燒毀跳(合)閘線圈;其二,斷路器拒動或斷路器輔助觸點分接不良的情況下,缺乏一個及時反饋回路,不利迅速處理故障;其三,保護跳閘或重合閘的動作返回時間較斷路器輔助觸點動作時間早時,有可能造成TJ或ZHJ觸點被電弧燒壞。
　圖5國外的防跳設(shè)計回路圖
　　3)對圖2、3及4進行改造,如圖6、7所示。其中,圖6在圖2的基礎(chǔ)上增加了跳閘時間繼電器TT1(一般的,從跳合閘觸點閉合到斷路器輔助觸點動作的時間不超過3s,故TT1取3s),當(dāng)自保持繼電器11TBIJa動作閉合觸點時啟動TT1開始計時,如果跳閘回路自保持超過3s,則TT1動作,分開跳閘自保持回路,避免了燒壞跳閘線圈,同時電壓繼電器XTBJ動作,發(fā)出斷路器失靈或斷路器輔助觸點故障告警。信號回路具有自保持功能,可以通過按鍵SB1復(fù)歸。同理,合閘回路增加TH時間繼電器和XHBJ電壓繼電器,可以及時斷開合閘回路并發(fā)出告警,如圖7所示。這種在自保持回路中進行改造的方法,很好地解決了因斷路器拒動或斷路器輔助觸點分接(分斷或接觸)不良而燒壞跳合閘線圈的問題,不但對實際跳合閘回路沒有影響(串在跳合閘回路里的均為時間繼電器常閉觸點,即使時間繼電器壞掉,對跳合閘回路的操作也沒有影響),而且還可以檢測斷路器跳閘機械結(jié)構(gòu)及其輔助觸點的完好性。值得注意的是,時間繼電器的觸點分斷容量要選合適,以防斷開自保持回路時燒壞自身觸點。
　　圖6 A相跳閘回路改造圖(第一組)
　　圖7 A相合閘回路改造圖
　　從以上可以看出,方法三防范燒壞跳合閘的效果比較好,而且符合電力設(shè)備故障診斷信息化的發(fā)展趨勢,因此,建議廠家對跳合閘回路中進行相應(yīng)的改造。
　　
　　3 結(jié)論
　　
　　通過對跳合閘回路的改造,能夠有效避免跳合閘線圈的燒毀,而又不影響跳合閘回路的可靠性,特別是在控制設(shè)備自動化、信息化的今日,對相應(yīng)的合閘跳閘機械結(jié)構(gòu)及輔助觸點完好性進行監(jiān)測是很有必要的。
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