一種新型的斷路器操作箱控制回路

高 波

(江蘇省電力設(shè)計(jì)院，江蘇 南京 211102)

隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，電氣設(shè)備的安全可靠運(yùn)行已經(jīng)受到普遍的關(guān)注。作為電氣設(shè)備中最為常見(jiàn)也最為關(guān)鍵的斷路器，其控制操作的安全可要性更是成為了重中之重。在現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)斷路器的控制都有著明確的規(guī)定和建議性要求。本文從現(xiàn)行的各類(lèi)規(guī)程規(guī)范出發(fā)，結(jié)合目前斷路器控制回路的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出了一種新型的斷路器操作箱控制回路。

1 各類(lèi)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)的要求

《火力發(fā)電廠(chǎng)、變電站二次接線(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(DL/T5136－2012)》中規(guī)定：“5.1.14 對(duì)斷路器及遠(yuǎn)方控制的隔離開(kāi)關(guān)，宜在就地設(shè)遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)。”。而在此規(guī)程的條文解釋中寫(xiě)到“本條為原條文第7.5.11條。”原條文指的是被其代替的2001版《火力發(fā)電廠(chǎng)、變電站二次接線(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》。2001版規(guī)程的7.5.11條與新版規(guī)程的5.1.14條完全一致，但其條文解釋中明確：“在正常運(yùn)行時(shí)，遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)切至遠(yuǎn)方位置，接收DCS命令。僅就地檢修、調(diào)試時(shí)切換至就地位置，此時(shí)應(yīng)切斷與DCS間的I/O信號(hào)。保護(hù)量不受遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)的控制，保護(hù)量直接接入強(qiáng)電回路可提高工作可靠性，又能簡(jiǎn)化I/O量。” 據(jù)此我們可以得到3點(diǎn)結(jié)論：(1)在斷路器就地宜設(shè)置遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)；(2)遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)切至遠(yuǎn)方位置時(shí)接收DCS命令，切換至就地位置時(shí)應(yīng)切斷與DCS間的I/O信號(hào)；(3)保護(hù)量不受遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)的控制。

《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程(GB/T14285－2006)》中規(guī)定：“4.1.16 跳閘出口應(yīng)能自保持，直至斷路器斷開(kāi)。自保持宜由斷路器的操作回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。”

下文，將從目前斷路器常見(jiàn)的控制回路入手，對(duì)其是否符合規(guī)程規(guī)范進(jìn)行分析比較。

3 斷路器控制回路的現(xiàn)狀與分析

目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)斷路器，尤其是高壓斷路器，其控制操作均通過(guò)斷路器操作箱完成。通過(guò)對(duì)各廠(chǎng)家的斷路器操作箱分析發(fā)現(xiàn)，其原理是大致相同的。本文以某廠(chǎng)家的三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)雙跳圈斷路器操作箱為例，進(jìn)行分析，其接線(xiàn)圖詳見(jiàn)圖1。

圖1 三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)雙跳圈斷路器操作箱接線(xiàn)圖

從圖1不難看出斷路器第一組跳閘回路的構(gòu)成：手動(dòng)跳閘回路(4n107)、保護(hù)跳閘回路(4n113)在操作箱上并聯(lián)后，通過(guò)跳閘保持繼電器TBJ保持后，經(jīng)一點(diǎn)(4n115)接入斷路器第一組跳閘線(xiàn)圈。第二組跳閘回路與此類(lèi)似。

基于這樣的操作箱，目前斷路器的控制回路大致有以下幾種接線(xiàn)方式：

(1) 接線(xiàn)方式一：完全根據(jù)操作箱回路接線(xiàn)，由操作箱完成手動(dòng)跳閘和保護(hù)跳閘的自保持后，經(jīng)斷路器就地設(shè)置的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)，接入斷路器的遠(yuǎn)方跳閘回路。

這種接線(xiàn)方式是目前最為常用的一種方式，尤其在變電站和發(fā)電廠(chǎng)的升壓站中被普遍采用。它滿(mǎn)足了保護(hù)跳閘出口由斷路器的操作回路來(lái)實(shí)現(xiàn)自保持的要求，但其缺點(diǎn)在于保護(hù)跳閘受遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)的控制，在斷路器就地運(yùn)行時(shí)，保護(hù)回路也被切斷。這與《火力發(fā)電廠(chǎng)、變電站二次接線(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的要求是不一致的，而且在這種接線(xiàn)方式下，這一缺陷是無(wú)法解決的。

(2) 接線(xiàn)方式二：手動(dòng)跳閘回路經(jīng)過(guò)操作箱手動(dòng)跳閘回路(4n107)，由操作箱完成手動(dòng)跳閘自保持后，經(jīng)(4n115)接入斷路器的遠(yuǎn)方跳閘回路；保護(hù)跳閘不經(jīng)操作箱，并且不經(jīng)斷路器就地設(shè)置的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)，直接接入斷路器的跳閘回路。

這種接線(xiàn)方式是對(duì)接線(xiàn)方式一的一種改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)在于手動(dòng)跳閘由操作箱自保持，并僅在斷路器遠(yuǎn)方控制時(shí)有效，而保護(hù)跳閘回路不受遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)的控制，在任何時(shí)候都有效。但其缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，保護(hù)跳閘回路沒(méi)有自保持。這與《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的要求是不一致的，會(huì)造成在斷路器尚未斷開(kāi)時(shí)，跳閘出口接點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)。從而損壞保護(hù)出口繼電器接點(diǎn)，導(dǎo)致保護(hù)跳閘不成功。

(3)接線(xiàn)方式三：保護(hù)跳閘回路經(jīng)過(guò)操作箱手動(dòng)跳閘回路(4n113)，由操作箱完成保護(hù)跳閘自保持后，經(jīng)(4n115)接入斷路器，不經(jīng)斷路器就地設(shè)置的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)，直接接入斷路器的跳閘回路；手動(dòng)跳閘不經(jīng)操作箱，但經(jīng)過(guò)斷路器就地設(shè)置的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)，接入斷路器的遠(yuǎn)方跳閘回路。

這種接線(xiàn)方式是對(duì)接線(xiàn)方式一的另一種改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)在于保護(hù)跳閘由操作箱自保持，并不受遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)的控制，在任何時(shí)候都有效。與接線(xiàn)方式二相反，其缺點(diǎn)是手動(dòng)跳閘回路沒(méi)有自保持。同樣與《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的要求是不一致的，會(huì)造成在斷路器尚未斷開(kāi)時(shí)，手動(dòng)跳閘接點(diǎn)有可能斷開(kāi)。從而，損壞手動(dòng)跳閘繼電器，導(dǎo)致手動(dòng)跳閘不成功。

(4)接線(xiàn)方式四：在接線(xiàn)方式二的基礎(chǔ)上，對(duì)保護(hù)出口繼電器進(jìn)行改造，使用電流保持型繼電器或LOCKOUT繼電器，使得保護(hù)跳閘回路自保持。

這種接線(xiàn)方式要求對(duì)包括母線(xiàn)保護(hù)、斷路器保護(hù)在內(nèi)的所有保護(hù)設(shè)備均統(tǒng)一保護(hù)跳閘出口，改造量較大，電流保持繼電器選型困難，LOCKOUT繼電器造價(jià)高、安裝體積大，難以執(zhí)行。并且這樣的保持并非“由斷路器的操作回路來(lái)實(shí)現(xiàn)”，同樣不滿(mǎn)足《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的要求。

通過(guò)對(duì)目前斷路器常見(jiàn)的幾種控制回路進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)，這幾種控制回路都存在或多或少的缺陷，并且不能完全滿(mǎn)足現(xiàn)行的規(guī)程規(guī)范要求。其根源在于目前的斷路器操作箱無(wú)法將手動(dòng)跳閘回路與保護(hù)跳閘回路分開(kāi)保持，然后分別接至斷路器的操作回路。

3 斷路器控制回路的改進(jìn)措施

根據(jù)上文的分析，我們?cè)O(shè)計(jì)出了一種新型的斷路器操作箱控制回路，其接線(xiàn)圖詳見(jiàn)圖2。

圖2 新型的三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)雙跳圈斷路器操作箱接線(xiàn)圖

本操作箱在每個(gè)跳閘回路中分別新增了一個(gè)跳閘保持繼電器TBJ12、TBJ22，用于保護(hù)跳閘的自保持。

手動(dòng)跳閘回路(4n107)，通過(guò)跳閘保持繼電器TBJ11保持后，經(jīng)(4n115)接入斷路器，并經(jīng)斷路器就地設(shè)置的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)接入斷路器第一組跳閘線(xiàn)圈。第一組保護(hù)跳閘回路(4n112)，通過(guò)跳閘保持繼電器TBJ12保持后，經(jīng)(4n117)接入斷路器，并不經(jīng)斷路器就地設(shè)置的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)直接接入斷路器第一組跳閘線(xiàn)圈。第二組保護(hù)跳閘回路(4n125)，通過(guò)跳閘保持繼電器TBJ22保持后，經(jīng)(4n127)接入斷路器，并不經(jīng)斷路器就地設(shè)置的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)直接接入斷路器第二組跳閘線(xiàn)圈。

根據(jù)改進(jìn)后的斷路器操作箱進(jìn)行斷路器控制回路的接線(xiàn)，可以很好地滿(mǎn)足現(xiàn)行各類(lèi)規(guī)程規(guī)范的要求，確保電氣設(shè)備更加安全可靠的運(yùn)行。而且，這樣的改造成本較低，不需要對(duì)所有保護(hù)的出口進(jìn)行逐一更改。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)目前常見(jiàn)的斷路器操作箱控制回路進(jìn)行了分析，指出了各接線(xiàn)的不足之處。在此基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的斷路器操作箱接線(xiàn)方式，并已申請(qǐng)了專(zhuān)利。在今后的工程設(shè)計(jì)中，可以參考借鑒。

[1]GB/T14285－2006，繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].

[2]DL/T5136－2012，火力發(fā)電廠(chǎng)、變電站二次接線(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]DL/T5136－2001，火力發(fā)電廠(chǎng)、變電站二次接線(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].