發(fā)電機保護改造后與斷路器配合問題的分析與解決方案

李 娟， 張 麗 娟

(1.映秀灣水力發(fā)電總廠，四川 都江堰 611830；2.四川電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610072)

1 概 述

斷路器的“跳躍”，即如果手動合閘后控制開關(guān)(分合閘控制把手SA的手柄尚未松開，手動合閘觸點仍在接通狀態(tài))或者自動重合閘裝置的出口觸點燒結(jié)，若此時發(fā)生故障，則保護裝置動作，其出口觸點閉合，跳閘線圈TQ通電起動使斷路器跳閘，則合閘接觸器KM又帶電，使斷路器再次合閘，保護裝置又動作，使斷路器又跳閘……，斷路器的這種多次“跳——合”現(xiàn)象稱為“跳躍”。如果斷路器發(fā)生跳躍，勢必造成絕緣下降、油溫上升，嚴重時會引起斷路器發(fā)生爆炸事故，將危及設(shè)備和人身安全。而繼電保護是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要技術(shù)手段，我廠的耿達電站使用的出口斷路器為老式SN-4型少油斷路器，運行穩(wěn)定性差且維護量大，遠遠不能適應(yīng)安全生產(chǎn)要求。經(jīng)調(diào)查研究，最終決定將發(fā)電機組的保護改造成由許繼電氣股份有限公司生產(chǎn)的WFB-811型微機保護裝置，出口斷路器改為由西門子公司生產(chǎn)的3AH3818-7型真空斷路器。筆者就改造過程中發(fā)現(xiàn)的斷路器防跳躍方面的問題進行了分析并提出了解決方案。

2 跳躍閉鎖回路的電路分析

電氣跳躍閉鎖回路通常是由跳躍閉鎖繼電器實現(xiàn)的，圖1為適用于具有一個跳閘線圈的斷路器的跳躍閉鎖回路接線圖。跳躍閉鎖繼電器TBJ具有一個電流啟動線圈TBJ/I和一個電壓保持線圈TBJ/U，電流啟動線圈TBJ/I具有兩對動合觸點TBJ1、TBJ 4，兩對動斷觸點TBJ 2、TBJ3。TBJ/I接于斷路器的跳閘線圈回路，TBJ/U接于斷路器的合閘回路。TBJ1作電流自保持用，TBJ2、TBJ3并聯(lián)后串入合閘回路。

圖1 具有一個跳閘線圈的斷路器的跳躍閉鎖回路接線圖

當(dāng)跳閘繼電器TJ 動作啟動跳閘時，TBJ/I 勵磁，TBJ 動作，TBJ1閉合將跳閘命令保持,直到斷路器斷開，同時TBJ2，TBJ3斷開合閘回路，TBJ4閉合，準(zhǔn)備好TBJ的電壓自保持回路。若在斷路器未斷開之前，即TBJ 未返回之前手合繼電器觸點SHJ或自動重合閘觸點ZHJ 閉合，則TBJ 經(jīng)已經(jīng)閉合的TBJ 4 和SHJ 或ZHJ 自保持,即TBJ2，TBJ3 繼續(xù)處于斷開狀態(tài)，從而保證斷路器不會合閘，達到跳躍閉鎖的目的。

3 跳躍閉鎖繼電器的技術(shù)要求

3.1 電流啟動值

根據(jù)有關(guān)設(shè)計規(guī)程的規(guī)定,跳躍閉鎖繼電器的電流啟動值應(yīng)與斷路器的跳閘電流配合,其電流啟動值不得大于斷路器跳閘電流的50 % ,即跳閘時跳閘回路的電流應(yīng)大于TBJ 啟動電流的2 倍,并保證TBJ電流的可靠系數(shù)大于2。

3.2 電流線圈的電壓降

根據(jù)上述規(guī)定，跳躍閉鎖繼電器中的電流線圈的電壓降應(yīng)小于操作回路額定電壓的5 %。

3.3 電壓動作值

按照規(guī)程規(guī)定，跳躍閉鎖繼電器的電壓動作值應(yīng)不大于操作回路額定直流電壓的70 %，并保證操作直流電源電壓在規(guī)定范圍內(nèi)波動時TBJ 可靠動作，同時，TBJ 電壓動作值應(yīng)不小于操作回路額定直流電壓的50 %，以保證操作直流電源回路接地時TBJ 不誤動作。

3.4 觸點性能

TBJ 的觸點性能應(yīng)與繼電保護裝置中出口中間繼電器的觸點性能相同，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，繼電保護裝置中出口中間繼電器的觸點性能應(yīng)符合下列要求：返回特性，返回值≥額定值的10 %(對于干簧繼電器,要求返回值≥額定值的70 %)；閉合容量，直流回路220 V，5 A；機械壽命，不帶負載時，動作105次；接觸電阻，用毫歐計測量時≤0.1 Ω；用數(shù)字萬用表測量時≤0.5 Ω；用電流電壓法測量時≤0.1 Ω。

3.5 絕緣性能

(1)同一組觸點斷開時，能承受工頻1 000 V 電壓，時間1 min；

(2)無電氣聯(lián)系的各導(dǎo)電部分之間能承受工頻2 000 V 電壓,時間1 min ；

3.6 我廠耿達電站保護防跳回路的更改

耿達電站發(fā)電機保護在改造過程中，由新許繼WFB-811型保護屏提供電氣防跳回路；發(fā)電機出口斷路器為西門子儲能式真空斷路器，其本身也具有防跳功能，但在繼電保護中，保護電氣防跳與斷路器機構(gòu)防跳不能同時使用。若采用斷路器機構(gòu)防跳，需將保護提供的防跳回路取消。保護裝置的防斷路器跳躍回路由防跳電流繼電器TBJI和防跳電壓繼電器TBJV組成，如跳閘時合閘脈沖未解除，TBJI的電流線圈勵磁并通過TBJ1-2保持到斷路器輔助接點打開，同時TBJ1的另一接點TBJ1-1閉合，防跳電壓繼電器TBJV由合閘脈沖電源保持，TBJV-1,TBJ1-2斷開合閘回路，使斷路器跳閘后不致再合閘，只有待合閘脈沖解除、TBJV失電后才接通合閘回路，從而防止斷路器多次跳合現(xiàn)象，因此，只需將TBJV1的線圈回路在板件上割斷即可(圖2)。

圖2 發(fā)電機出口斷路器防跳躍閉鎖回路示意圖

4 我廠的耿達電站TWJ回路與斷路器本體防跳繼電器配置

4.1 現(xiàn)場情況

我廠耿達電站在發(fā)電機保護改造過程中，在模擬斷路器防跳回路時發(fā)現(xiàn)，防跳回路動作正確，斷路器跳開后未再合上。在做完防跳回路的試驗后，再次操作斷路器合閘時，斷路器不動作，TWJ合閘回路監(jiān)視燈不亮，只有斷開斷路器操作回路電源，斷路器才會合閘。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：斷路器本體防跳繼電器動作且不復(fù)歸。經(jīng)過對TWJ回路和防跳繼電器檢查后得出結(jié)果，TWJ和RTWJ回路電阻為12 kΩ，K1回路電阻為10 kΩ，但K1動作電壓為120 V，返回電壓為35 V。在第一次合上開關(guān)前，儲能電機為合閘后儲能，S3為已儲能接點，操作把手動作后，斷路器合上，防跳繼電器K1動作，K1開接點自保持K1繼電器；K1閉接點斷開斷路器合閘回路，防跳功能實現(xiàn)。由于K1返回動作電壓為35 V，這時加在K1上的電壓大約為100 V，因此而造成K1防跳繼電器不返回(圖3)。

圖3 改造后的斷路器的防跳躍閉鎖回路圖

4.2 解決方案

方案1，在K1防跳繼電器線圈上并聯(lián)一個功率比較大的阻值R。

并聯(lián)電阻值約為2 kΩ的電阻，調(diào)整分流的大小，以改變繼電器動作值，實現(xiàn)與斷路器跳閘電流的匹配(圖3)。采用這種回路應(yīng)注意防止電阻斷線，宜選用功率為8～10 W的金屬氧化膜電阻，這種電阻可靠性高。并聯(lián)后，加在K1上的電壓為28 V左右，從而能使K1可靠的返回。

方案2：在K1防跳繼電器32腳或合閘線圈A1腳引線接入TWJ回路。

由于西門子開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，不好引線，再加上方案2會跳開防跳回路，從而使監(jiān)視回路不能完全監(jiān)視合閘回路，容易造成運行人員誤判斷。

綜合考慮方案1和方案2的特點，在本次改造中，我廠的耿達電站最終決定采用方案1。

經(jīng)過上述處理，在我廠耿達電站其他機組保護改造過程中，再也沒有發(fā)生類似事件，從而保證了電站的安全生產(chǎn)，為其他電站提供了可以借鑒的依據(jù)。

5 結(jié) 語

目前，電氣回路構(gòu)成的斷路器跳躍閉鎖裝置仍被普遍使用。改變繼電器電流線圈參數(shù)的方式由于接線簡單、易于監(jiān)視，為目前所應(yīng)用的主要方式。而由繼電器線圈與并聯(lián)支路構(gòu)成的跳躍閉鎖繼電器電流啟動回路的方式,因其易更換參數(shù)，也較受制造和運行人員歡迎，但由于其電路較為復(fù)雜且無法實現(xiàn)對繼電器線圈的監(jiān)視，故仍需進一步積累經(jīng)驗，謹慎使用。在新設(shè)備改造過程中，會出現(xiàn)一些配合問題，這是由于現(xiàn)在的設(shè)備生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品功能上考慮的都比較完善，會出現(xiàn)一些功能上重復(fù)和新舊設(shè)備相互配合困難的問題，需要我們認真解決。

參考文獻：

[1] 許建安.電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[2] 牟道槐.發(fā)電廠變電站電氣部分[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1996.