斷路器合閘線圈燒毀的原因分析與對策

胡 浩，侯慧軍

(國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 臨沂 276000)

斷路器合閘線圈燒毀的原因分析與對策

胡 浩，侯慧軍

(國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 臨沂 276000)

結(jié)合某電站一起220kV斷路器拒合、合閘線圈燒毀的事故，找出了導(dǎo)致事故的原因，提出了幾種可行的解決方法并分析了這些方法的優(yōu)缺點，選擇了最優(yōu)方法進行了改造，取得了較好的實踐效果。

變電站；斷路器；合閘線圈

斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護設(shè)備，無論系統(tǒng)處于何種狀態(tài)(空載、帶負荷或短路故障等)，當要求斷路器動作時，它應(yīng)能迅速、可靠地動作，及時將系統(tǒng)中的故障切除，以防止擴大事故范圍以及對設(shè)備造成傷害。斷路器能否正確動作，除了與機械結(jié)構(gòu)的性能有關(guān)外，還與跳合閘線圈及相應(yīng)的跳合閘回路是否完好有著密切的關(guān)系。因此，保證跳合閘回路的完好十分重要。

1 事故原因分析

2013-04-16，500kV 沂 蒙 站 220kV 蒙 相 Ⅱ線更換線路保護設(shè)備。在接線工作完成后，對保護裝置進行調(diào)試。在進行斷路器合閘傳動時，斷路器拒合，保護屏上的OP燈沒有指示。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，斷路器三相合閘線圈均燒毀。更換新的合閘線圈后重新進行合閘，斷路器仍然拒合。

1.1 繼電器拒合的原因

檢查確認合閘回路導(dǎo)通，故初步判斷是機械故障造成的斷路器拒合。進一步檢查斷路器結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，合閘滾子和合閘掣子表面有凹凸現(xiàn)象，故判斷可能是由于合閘滾子和合閘掣子之間長期的摩損導(dǎo)致二者脫離時的摩擦力增大，引起轉(zhuǎn)動困難，造成合閘電磁鐵帶電保持而使斷路器拒合。

1.2 合閘線圈燒毀的原因

220kV蒙相Ⅱ線的保護裝置為南瑞繼保電氣有限公司的產(chǎn)品，型號為RCS-901A，操作箱型號為CZX-12R2；斷路器為杭州西門子有限公司的產(chǎn)品，型號為3AP1-F1，采用三相一體操作結(jié)構(gòu)。圖1為斷路器合閘關(guān)聯(lián)控制回路簡化示意。當手合、遙合或保護啟動斷路器合閘時，接在第1組直流電源回路中的合閘繼電器1SHJ動作，啟動合閘回路。斷路器合閘控制回路如圖2所示(以A相為例)。圖2中，11YJJ為壓力降低閉鎖合閘接點，正常時閉合；DL為斷路器常閉輔助觸點，斷路器閉合時斷開；HQ為合閘線圈；1TBUJa、2TBUJa為防跳繼電器；SHJa為A相合閘回路自保持繼電器；12TBIJa、22TBIJa為啟動防跳繼電器輔助接點。當合閘滾子和合閘掣子脫離時的摩擦力增大而引起轉(zhuǎn)動困難時，會造成斷路器不能合閘，DL常閉接點不能斷開，使合閘回路一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，造成合閘線圈HQ長時間通電而燒毀。

圖1 合閘關(guān)聯(lián)控制回路示意

2 采取的對策分析

在原有的斷路器合閘控制回路下，當輔助接點ZHJ或輔助接點1SHJ早于DL輔助接點斷開時，輔助接點ZHJ、1SHJ可能燒毀，所以需要保持到合閘回路導(dǎo)通直至斷路器合上、DL接點斷開為止。因此，合閘回路通過SHJa來實現(xiàn)合閘過程中的自保持，以防止ZHJ、1SHJ輔助接點早于斷路器輔助接點DL斷開。為了防止因斷路器拒合或斷路器輔助接點接觸不良而燒壞合閘線圈的事故再次發(fā)生，可以通過以下幾種途徑來實現(xiàn)。

圖2 A相合閘控制回路

2.1 利用原始的合閘回路

當斷路器拒合時，應(yīng)以最快的速度切除直流控制電源，以防止燒毀合閘線圈。這種方法比較簡單，但是在做傳動試驗時，需要有專門的人員配合，若配合人員的反應(yīng)稍慢或操作不及時，合閘線圈就可能被燒毀。

2.2 利用斷路器本體的防跳回路

斷路器本體的防跳回路如圖3所示，其中S8為遠方/就地切換把手，S9為就地合閘按鈕，DL為斷路器輔助接點，Y1為斷路器合閘線圈，K10為斷路器總閉鎖接點，K75為防跳繼電器。在合閘回路中通過防跳繼電器K75實現(xiàn)防跳功能，而合閘回路本身不帶自保持功能，以避免因斷路器拒合或斷路器輔助接點接觸不良而燒壞合閘線圈。

這種方法也存在一定缺陷：當斷路器拒合或斷路器輔助接點接觸不良時，缺乏一個相應(yīng)的反饋回路，不利于迅速處理故障；其次，若操作人員誤長按手合按鈕，則可能導(dǎo)致合閘線圈燒毀。此外，若重合閘裝置的動作返回時間早于斷路器輔助接點的動作時間，也可能造成ZHJ或1SHJ輔助接點被電弧燒壞。

2.3 利用斷路器合閘回路延時

為防止斷路器操作中斷路器拒合或燒毀線圈，對斷路器原合閘回路進行改進(見圖4)，從而可以在斷路器發(fā)出合閘脈沖之后延時跳開合閘回路。在原合閘回路中增加合閘時間繼電器T1，一般情況下由于合閘接點閉合到斷路器輔助接點動作的時間不超過0.2s，所以取 T1為0.3s。從保持繼電器1SHJ接點閉合啟動時間繼電器T1時開始計時，若合閘回路自保持超過0.3s，T1動作，分開合閘保持回路，從而避免合閘線圈燒毀。同時，電壓繼電器XTVJ動作，發(fā)出斷路器失靈或斷路器輔助接點告警信號。信號回路具有自保持功能，能通過按鈕SB復(fù)歸。

圖3 斷路器本體的防跳回路

這種改進方法，可以有效解決因斷路器拒合或斷路器輔助接點接觸不良而燒毀合閘線圈的問題。由于串接在合閘回路中的是時間繼電器的常閉接點，即使時間繼電器壞掉，也不影響合閘回路的操作，同時還可對斷路器的機械性能和輔助接點的接觸良好性起到監(jiān)視作用。但應(yīng)該引起注意的是，時間繼電器的選擇要適當，以防止斷開保持回路時燒毀自身接點。

圖4 改進后的A相合閘回路

3 實踐效果

綜上所述，利用合閘回路延時的方法是解決合閘線圈燒毀的最好辦法。按照此方法對原斷路器合閘回路進行改造后，在進行的50次斷路器驗證性傳動試驗過程中，斷路器的跳、合閘回路能夠完全正確動作，證明對合閘回路的改造是正確可行的。由于跳合閘回路原理基本相同，因此可以采用同樣的辦法來防止斷路器跳閘線圈燒毀。

隨后，對系統(tǒng)內(nèi)存有類似缺陷的斷路器合閘回路進行全面改造。改造后的斷路器在實際運行和檢修調(diào)試中沒有再出現(xiàn)合閘線圈燒毀的情況，消除了設(shè)備運行中的隱患，確保了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

1高立克．220kV斷路器防跳回路中出現(xiàn)的問題及處理[J].廣西電力，2006(5)．

2吳勇，夏慧恒，金滇黔，等．一起220kV斷路器跳閘線圈燒毀故障的建議與分析[J]．電力系統(tǒng)保護與控制，2009(20)．

3陳景慧．發(fā)電廠及變電站二次接線[M]．北京：水利電力出版社，1992．

2013-11-07。

胡浩(1984-)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護與控制工作，email：410162932@qq.com。

侯慧軍(1985-)，男，助理工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護與控制工作。