LW25-126/145型高壓SF6斷路器控制回路缺陷分析

何 濤，安貴元，楊劍梅，茍 霖

(國網甘肅省電力公司天水供電公司，甘肅 天水 741000)

0 引言

目前，110 kV變電站中廣泛使用的LW25-126/145型高壓SF6斷路器控制回路普遍存在缺陷。

為防止過熱或長時間運轉損毀電機，該斷路器的控制回路中設計有電機保護自保持回路，當電機保護動作后，切斷電機電源并自保持。但是當熱繼電器或時間繼電器返回后，因未設計復歸回路，必須斷開斷路器就地控制電源后才能解除保持。此類缺陷不能停電處理，因為對于運行中的斷路器，斷開就地控制電源后，跳合閘回路失電，首先會發出斷路器遙信變位信息，對調控運行、事故處理、生產指標均產生不良影響；更嚴重的是，如果此時保護動作發出跳閘命令，斷路器將拒動，引發事故擴大，危及系統安全穩定運行；而且彈簧儲能過程中存在因彈簧斷裂傷及工作人員的危險。以下主要針對此問題進行分析，并提出了改進措施。

1 斷路器控制回路工作原理

該斷路器的控制回路工作原理如圖1所示。其控制回路分4部分：合閘控制回路、分閘控制回路、電器防跳回路、電機控制及保護回路。

1.1 合閘控制回路

斷路器處于分閘狀態,轉換開關接點52b/1接通，從端子C7來的遠方合閘操作信號，經防跳繼電器觸頭52Y、磁力開關88M和輔助繼電器

49MX的常閉觸頭、63GLX低氣壓閉鎖繼電器常閉接點，使合閘線圈52C受電，合閘電磁鐵動作，斷路器合閘帶動轉換開關轉動，52b/1切斷合閘回路，52a/1，52a/2接通分閘回路。

1.2 分閘控制回路

斷路器處于合閘狀態，轉換開關接點52a/1接通，從端子T9來的遠方分閘操作信號，經52a使分閘線圈52T受電，分閘電磁鐵動作，斷路器分閘，帶動轉換開關轉換，52a切斷分閘回路，52b接通合閘回路。

1.3 電器防跳回路

合閘信號給出后，斷路器合閘，轉換開關接點52a/1，52a/2接通，使得52Y防跳繼電器動作，切斷合閘回路。若合閘信號未撤除，分閘信號又給出，則斷路器分閘，轉換開關接點52a/1，52a/2接通，防跳回路由52Y接點和R1保持，合閘回路仍不通，斷路器不能合閘。只有合閘信號撤除，52Y繼電器復位，合閘回路接通后，才能再次合閘。

1.4 電動機控制及保護回路

斷路器合閘操作后，限位開關33hb閉合，磁力開關88M得電，接通電機電源回路，電機運轉對合閘彈簧儲能。儲能到位，棘輪軸上的凸輪將使限位開關33hb打開，電機停止。電機保護1為電機打壓時間過長，時間繼電器48T的延時閉合觸點閉合，49MX輔助繼電器的常閉觸點打開，磁力開關88M失電，電機停止。電機保護2為電機過載保護，當電機過載時，熱繼電器49M動作，同樣啟動49MX輔助繼電器，其常閉觸點打開，磁力開關88M失電返回，電機停止。

圖1 LW25-126/145型高壓斷路器控制回路

2 存在的主要問題

繼電器的電機保護回路存在的主要問題是，只有保持回路，沒有復歸回路。當儲能電機打壓超時或電機過熱任一保護動作后，都會啟動輔助繼電器49MX動作，通過其常開觸點49MX13/14實現自保持。當處理完電機保護回路缺陷后，由于沒有解除保持的復歸回路，電機仍無法儲能，只有斷開斷路器控制電源開關8D后，輔助繼電氣49MX才能解除保持，電機才能儲能，詳細分析如下。

(1)電機打壓超時缺陷處理后，需斷開斷路器就地控制電源，才能解除自保持，恢復儲能。

打壓超時動作后，48T67/68動作啟動49MX，49MX動作，然后通過49MX13/14實現自保持，49MX61/62常閉觸點斷開，電機接觸器88M失電，88M1,2/3,4接點斷開，切斷電機M電源，從而實現對電機的保護。處理完電機回路缺陷后，還需斷開斷路器就地控制電源開關8D，輔助繼電氣49MX斷電復歸，其常開觸點49MX13/14返回，再次給上就地控制電源開關8D，保持解除，其常閉觸點49MX61/62返回，由于此時彈簧未儲能，33hb(C/NC)觸點閉合，接觸器88M動作，電機儲能。

(2)熱繼電器回路缺陷處理后，需斷開斷路器就地控制電源，才能解除自保持，恢復儲能。

熱繼電器動作后，49M97/98動作啟動49MX，49MX動作后49MX13/14常開觸點閉合實現自保持，49MX61/62常閉觸點斷開，電機接觸器88M失電，88M1,2/3,4接點斷開，切斷電機M電源，從而實現對電機的保護。熱繼電器回路缺陷處理后，還需斷開繼電電源開關8D，輔助繼電氣49MX斷電復歸，其常開觸點49MX13/14返回，再次給上就地控制電源開關8D，保持解除，其常閉觸點49MX61/62返回，接觸器88M動作，電機儲能。

3 可能造成的后果

(1)運行中的斷路器位置遙信變位，給調控值班員運行監控、事故處理、生產指標產生負面影響。

從圖1看出，只有合閘回路中接入了彈簧未儲能的閉鎖節點，分閘控制回路沒有接入彈簧未儲能的閉鎖節點，其目的是當斷路器在運行位置，彈簧未儲能時，不能影響斷路器跳閘，因此其合位是正常的。但當斷開就地控制開關8D后，斷路器合位會發生由合—分的變位，該信息會對調控值班員造成一定的影響。如果此時網內又發生跳閘事故，將影響調度員對事故的分析判斷處理，同時該變位信息將直接影響到調度運行考核指標。

(2)在就地電源斷開的瞬間，與該斷路器相關的保護動作發來跳閘命令，由于跳閘回路電源斷開，斷路器將拒動，從而引起事故擴大。

① 當本斷路器作為主變高壓側斷路器或橋接線的進線或母聯斷路器使用時，此時主變保護動作斷路器拒動，只能靠上級線路的后備保護動作切除故障，將造成變壓器長時間帶故障電流，嚴重的甚至有可能燒毀變壓器。

② 當本斷路器作為線路斷路器使用時，此時線路故障保護動作斷路器拒動，將引起母線保護動作或主變保護動作切除故障，進而將事故擴大到整個變電站，最嚴重的甚至將導致全站失壓。

(3)存在人身傷害和誤碰跳閘的危險。二次檢修人員在處理此缺陷時，斷開和合上機構箱控制電源的過程存在以下安全隱患。

① 誤碰或誤動跳閘。斷路器在運行狀態，斷開和合上控制電源空開時，斷路器誤動跳閘。工作人員誤碰斷路器脫口機構造成斷路器誤跳閘。

② 威脅工作人員安全。當手動斷開控制電源再次合上控制電源空開時，49MX保持解除，接點返回，電機運轉，彈簧儲能，如果此時彈簧斷裂，將會對工作人員安全造成威脅。

4 改進措施

改進方案1：只在機構箱加裝復歸按鈕。但由于仍然需要工作人員打開機構箱按復歸按鈕，若彈簧斷裂則會威脅工作人員安全，而誤碰跳閘的因素依然存在，故舍棄此方案。

改進方案2：在機構箱加裝復歸按鈕1AN(停電檢修時，供檢修人員就地使用)，同時在開關的測控裝置增加測控點(使用測控繼電器的常閉觸點)作為遠方復歸，在后臺機和遠動主站增加遠方復歸測控點(與后臺機對應測控裝置的同一繼電器1FG)，完善電機保護遠方復歸回路，實現遠方及后臺復歸。此方案可行。

改進后的LW25-126/145型高壓斷路器控制回路如圖2所示。增加了虛線區域內為完善后的電動機保護自保持復歸回路。當監控運行人員收到彈簧未儲能信號后，首先進行遠方復歸，如果是由于電機機構卡澀造成的電機過流時保護動作，此節點早已返回，因此遠方復歸之后，復歸繼電器1FG11/12動作，49MX失電保持解除，88M接觸器啟動，電機回路帶電，彈簧儲能；如果遠方復歸之后未儲能信號仍未消失，則再通知檢修人員進行現場處理。當檢修人員處理完電機回路缺陷之后，再讓運行人員在后臺復歸，電機帶電，彈簧儲能，缺陷消除。

圖2 改進后的LW25-126/145型高壓斷路器控制回路

5 結論

通過上述改進之后，當監控發出某斷路器彈簧未儲能信號時，首先由監控值班人員在等待10～15 min后(防止電機過熱動作)，進行遠方復歸。如果復歸之后，彈簧未儲能動作返回，則缺陷已消理；如果仍未返回，則通知檢修人員現場處理。處理完電機回路缺陷之后，再由監控員進行遠方復歸，使彈簧儲能，完成故障處理。

該方案已在遠離監控數百km外某110 kV變電站一臺開關上試點改造并已運行半年，實際遠方復歸1次，成功1次。這表明該方案能夠避免在處理彈簧未儲能的過程中造成斷路器位置變位；或者斷開和合上控制開關時開關誤跳閘以及工作人員誤碰跳閘；并且由于遠方復歸，也避免了彈簧斷裂傷及工作人員的可能；最重要的是整個處理過程不斷開控制回路電源，斷路器仍在正常運行狀態，不會造成保護動作斷路器拒動事故擴大的事情發生，從而使得該類型的斷路器控制回路更加完善，最大限度保障系統安全穩定運行和工作人員人身安全。