500kV 斷路器跳合閘回路失效案例分析及處理

陳 亮 陳永淑

（1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州510663；2.廣州供電局有限公司，廣東 廣州510620）

0 引言

電力系統(tǒng)中，斷路器及其操作控制回路是繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)功能的執(zhí)行單元，220kV 及以上電壓等級(jí)斷路器的可靠、穩(wěn)定動(dòng)作是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

根據(jù)反措的要求，220kV及以上電壓等級(jí)的斷路器保護(hù)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的雙重化。保護(hù)雙重化意味著斷路器機(jī)構(gòu)箱二次回路及操作箱操作回路的雙重化，但實(shí)際應(yīng)用中，常因斷路器機(jī)構(gòu)箱與操作箱二次回路不能較好配合引發(fā)問(wèn)題［1－2］。在南方電網(wǎng)某500kV變電站斷路器保護(hù)調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)某500kV 斷路器在第一路控制電源失去后，不能實(shí)現(xiàn)跳、合閘操作的故障。

本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所采用的斷路器操作箱和斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的二次回路接線方式，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試試驗(yàn)，分析了斷路器跳合閘回路失效的原因，提出了處理建議。

1 故障描述及原因分析

1.1 壓力低禁止跳合閘的實(shí)現(xiàn)

在壓力異常的情況下，為保證斷路器安全工作及系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要對(duì)相應(yīng)的操作進(jìn)行閉鎖，即在斷路器相應(yīng)二次回路中串入常開(kāi)的閉鎖接點(diǎn)。

在傳統(tǒng)的“四統(tǒng)一”設(shè)計(jì)［3］中，設(shè)置了雙操作電源、雙跳閘線圈，但壓力閉鎖接點(diǎn)只有一組，為了保證壓力閉鎖回路的供電，采用直流電源自動(dòng)切換供電。如圖1所示，正常情況下，兩路直流電源都存在，切換回路由第一路直流電源供電；當(dāng)?shù)谝宦分绷麟娫聪Ш螅詣?dòng)切換至第二路直流電源，保證操作回路二的完整性。這種切換設(shè)計(jì)對(duì)第一路直流電源的消失有很好的補(bǔ)償作用。

圖1 操作電源自動(dòng)切換的壓力閉鎖回路

本工程壓力閉鎖回路的供電也采用了上述操作電源自動(dòng)切換。但需要特別指出的是，本工程斷路器本體自帶有雙套壓力閉鎖元件，分別采用第一、二路直流供電，并與兩組跳、合閘回路一一對(duì)應(yīng)。

1.2 故障描述及原因分析

考慮到一路直流電源故障時(shí)，若直流回路采用自動(dòng)切換后的第二路直流供電，則第二路直流亦可能發(fā)生故障，造成兩路直流電源均失去。《廣東省電力系統(tǒng)繼電保護(hù)反事故措施》規(guī)定，互為冗余配置的兩組直流電源之間不允許直流回路采用自動(dòng)切換。因此，廠家到貨設(shè)備中將圖1中的操作電源自動(dòng)切換回路，即11JJ、12JJ回路解開(kāi)。此時(shí)，斷路器操作箱壓力繼電器11YJJ、12YJJ僅由第一路直流電源供電，若該控制回路斷線，因斷路器跳合閘回路串入了常開(kāi)的壓力閉鎖接點(diǎn)，斷路器將無(wú)法實(shí)現(xiàn)跳合閘，如圖2所示。

這也是引起本工程500kV 斷路器在第一路控制電源失去后，跳合閘回路拒動(dòng)的原因所在。

1.3 壓力低閉鎖重合閘回路的思考

對(duì)壓力低閉鎖重合閘回路的直流電源配置考慮如下：

圖1中斷路器操作箱壓力低觸點(diǎn)（103BN81、92間）需從斷路器機(jī)構(gòu)箱引接，而斷路器操作箱到斷路器機(jī)構(gòu)箱的電纜較長(zhǎng)，這段引線發(fā)生故障的概率較大。

若壓力低閉鎖重合閘回路經(jīng)操作箱直流電源切換供電，當(dāng)?shù)谝宦分绷麟娫垂收蠒r(shí)自動(dòng)切換到第二路直流電源供電，可能使第二路直流亦故障，導(dǎo)致操作箱同時(shí)失去兩路直流電源，同時(shí)合閘回路失電。此時(shí)若遇單相接地故障，保護(hù)將單相跳閘不重合。

若壓力低閉鎖重合閘回路只選第一路直流供電，當(dāng)?shù)谝宦分绷麟娫聪r(shí)，將導(dǎo)致壓力低閉鎖重合閘信號(hào)開(kāi)入保護(hù)，如圖3所示，同時(shí)合閘回路失電，此時(shí)若遇單相接地故障，保護(hù)將三相跳閘不重合。

由此可見(jiàn)，壓力低閉鎖重合閘回路選用第一路直流電源供電，不會(huì)增加失去重合閘功能的風(fēng)險(xiǎn)，降低了同時(shí)失去兩路直流電源的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)優(yōu)先采用。

2 改進(jìn)措施與建議

考慮到本工程斷路器本體自帶有雙套壓力閉鎖元件，將斷路器跳、合閘回路中串入的壓力低閉鎖接點(diǎn)11YJJ 短接（103BN1、4和103BN7、10），即可解決該問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試也驗(yàn)證了該方案的正確性。

結(jié)合以上案例分析及處理過(guò)程，本文對(duì)壓力低禁止跳合閘與壓力低禁止重合閘回路的直流電源配置有如下建議：

圖2 斷路器跳合閘回路

圖3 斷路器保護(hù)弱電輸入回路

（1）本著斷路器的問(wèn)題斷路器自己解決的原則，壓力低禁止跳閘、禁止合閘、禁止操作等功能應(yīng)由斷路器本體實(shí)現(xiàn)，為保證可靠性，應(yīng)要求斷路器具備雙套壓力閉鎖元件，分別采用第一、二路直流電源供電，并與兩組跳閘回路一一對(duì)應(yīng)。

（2）當(dāng)斷路器本體只有一套壓力閉鎖元件或壓力低禁止跳合閘功能均由操作箱實(shí)現(xiàn)時(shí)，壓力低禁止跳合閘回路應(yīng)由操作箱直流電源切換供電，以降低斷路器拒動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)，但此時(shí)存在同時(shí)損失兩路直流電源的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）壓力低閉鎖重合閘回路宜選用第一路直流供電，而不宜經(jīng)操作箱直流電源切換供電。

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析了某500kV 斷路器在第一路控制電源斷線時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)跳、合閘操作的故障，指出故障是因壓力低禁止跳合閘的直流電源配置引起的，建議斷路器的問(wèn)題斷路器自己解決，斷路器應(yīng)具備雙套壓力閉鎖元件；當(dāng)斷路器本體只有一套壓力閉鎖元件或壓力低禁止跳合閘功能由操作箱實(shí)現(xiàn)時(shí)，壓力低禁止跳合閘回路應(yīng)由操作箱直流電源切換供電。

［1］朱韜析，史志鴻，郭衛(wèi)明，等.斷路器操作箱和就地操作機(jī)構(gòu)內(nèi)合閘回路的配合問(wèn)題［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（8）：115－119.

［2］兀鵬越，董志成，陳琨，等.高壓斷路器防跳回路的應(yīng)用及問(wèn)題探討［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2010，30（10）：106－109.

［3］能源部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)2：電氣二次部分［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1991.