ZS1開關柜接地開關聯鎖設計缺陷的分析與處理

山江川，李 強，魏彥勛

(中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

ZS1開關柜接地開關聯鎖設計缺陷的分析與處理

山江川，李 強，魏彥勛

(中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

某核電廠3號電動給水泵雙回路供電斷路器的接地開關聯鎖設計不合理，可能會導致一路供電斷路器在另一路斷路器的接地開關合閘的情況下帶接地線合閘。對該設計缺陷進行了分析，并對開關柜自身的“五防”聯鎖功能進行了改進。這些改進措施對其他電廠的同類供電回路聯鎖具有一定借鑒意義。

ZS1開關柜；接地開關；VD4斷路器；聯鎖

1 概述

ZS1中壓開關柜和VD4中壓斷路器是ABB生產的成套中壓供電設備，廣泛應用在核電廠中壓廠用電系統中。通常，廠用電的中壓母線電源進線開關以及“三大泵”系統(一回路主冷卻劑泵、二回路主給水泵以及三回路海水系統的循環水泵)均將ZS1中壓開關柜和VD4中壓斷路器作為供電電源。

根據核電廠廠用設備冗余設計要求，二回路的主給水泵除配置了1臺常用泵外，還配置了1臺3號電動主給水泵作為備用泵。該電動給水泵有2路供電電源，分別取自中壓母線LGA和LGB;需要啟動3號電動主給水泵時，由任意一條母線上的供電斷路器LGA6或LGB4供電，2斷路器間設有聯鎖不可同時合閘。3號電動主給水泵的供電主接線如圖1所示。

2 缺陷分析

“五防”是電力安全的重要措施，其中一條是“防止帶接地線（接地開關）合隔離開關（斷路器）”。而3號電動主給水泵2路供電斷路器及其接地開關的控制、聯鎖存在設計缺陷：其中一臺LGA6斷路器在工作位置且分閘狀態下，雖然自身的接地開關無法合閘；但此時如果另一臺LGB4供電斷路器在試驗位置，則LGB4對應的接地開關可以合閘。此接地開關合閘后，直接導致LGA6斷路器在工作位置存在可以帶LGB4接地開關合閘送電的風險。3號電動主給水泵2路供電斷路器的控制聯鎖原理如圖2所示。

圖1 3號電動主給水泵供電主接線

由圖2可知，在LGB4供電斷路器的接地開關閉鎖電磁鐵Q8Y1回路里，串接接入LGA6斷路器的輔助觸點S5/S8/S2。各輔助觸點的功能及動作原理如下：

(1)?S5：LGA6斷路器處于分閘狀態(不管LGA6斷路器在工作位置還是試驗位置)，則其閉合；

圖2 3號電動主給水泵2路供電斷路器的控制聯鎖原理

(2)?S8：LGA6路器處于試驗位置，則其閉合；

(3)?S2：LGA6斷路器二次插件拔下(只有當斷路器在試驗位置時才能拔下)，則其閉合。

以上3個輔助觸點并聯后，串接接入LGB4接地開關閉鎖電磁鐵Q8Y1的控制回路中，即當以上任意一個條件滿足要求時，LBG4供電斷路器的接地開關即可操作合閘。

假設LGA6斷路器在工作位置且為分閘狀態，其自身的接地開關必然為分閘狀態；LGB4斷路器在試驗位置且分閘，由圖2可以看出，LGB4接地開關閉鎖電磁鐵Q8Y1通過LGA6的S5輔助觸點得電吸合，即LGB4接地開關可以合閘。LGB4接地開關合閘后，因LGA6的合閘回路中未串接LGB4接地開關的輔助觸點，僅串聯了LGB4斷路器的一副S4觸點，即只要LGB4開關為分閘狀態，LGA6就可以操作合閘。結合圖1可以看出，LGB4接地開關合閘后，導致LGA6斷路器有帶LGB4接地開關送電的風險。

ZS1開關柜自身具有“五防”閉鎖功能，能防止帶接地線(接地開關)合隔離開關(斷路器)，在其接地開關合閘時斷路器不能合閘。而上述3號主電動主給水泵的2路供電斷路器都可以在另外一路供電斷路器的接地開關合閘的情況下合閘，不滿足防止帶接地線(接地開關)合隔離開關(斷路器)的功能要求。

同時，以上設計缺陷還導致了以下2個問題：

(1)?只要一臺斷路器分閘，另一臺斷路器接地開關的閉鎖電磁鐵Q8Y1就得電，致使該閉鎖電磁鐵長時間得電，經常因發熱燒損；

(2)?以圖2為例，當LGA6斷路器處于工作位置且分閘狀態時，如果LGB4斷路器的接地開關合閘，將導致LGA6斷路器的位置閉鎖電磁鐵Y0失電，LGA6斷路器將無法從工作位置搖至試驗位置。

3 聯鎖功能改進

針對3號電動主給水泵2路供電斷路器及其接地開關在控制和聯鎖上存在的缺陷，提出以下解決方案。

3.1 方案1

在現有斷路器及其接地開關的控制回路中，增加聯鎖。

(1)?為避免一臺供電斷路器在另一臺供電斷路器接地開關合閘的情況下，可能發生帶接地開關合閘的問題，可以在斷路器的合閘控制回路中串接接入另一臺供電斷路器接地開關的輔助觸點；當該接地開關合閘后，當前斷路器不可合閘。

(2)?為解決一臺供電斷路器的接地開關合閘后，另一臺供電斷路器無法從工作位置搖至試驗位置的問題，可以在斷路器位置閉鎖電磁鐵Y0控制回路的另一臺供電斷路器接地開關輔助觸點Q8S1兩端并聯一組自身斷路器的S9輔助觸點；當斷路器在工作位置時，其Y0不受另一供電斷路器接地開關影響。

該方案仍然存在一臺斷路器在工作位置時，只要該斷路器分閘，另一臺斷路器的接地開關就可以合閘的問題。這就相當于通過外部回路廢除了ZS1開關柜自身的“五防”功能，可見該方案不夠完善，故不予采用。

3.2 方案2

取消接地開關閉鎖電磁鐵Q8Y1控制回路中的S5輔助觸點。

取消S5輔助觸點后，接地開關只有在自身斷路器在試驗位置，且另一斷路器也在試驗位置時才能合閘，符合ZS1開關柜自身的“五防”設計，同時避免了接地開關閉鎖電磁鐵Q8Y1長時間得電的問題。另外，因為取消S5輔助觸點后，接地開關只有在自身和另一臺斷路器都在試驗位置時才能合閘，也就不存在一臺斷路器的接地開關合閘后另一臺斷路器無法從工作位置搖至試驗位置的問題。

通過以上分析可知，方案2可解決該電廠3號電動主給水泵供電斷路器以及接地開關的聯鎖缺陷。此方案安全可靠、改進作業工作量少，能滿足現場運行以及“五防”要求。

4 結束語

中壓電力設備的聯鎖關系到系統運行的安全，聯鎖中存在的邏輯缺陷將有可能導致電力運行存在安全風險，造成重大的安全事故。

通過對中壓開關控制回路輔助觸點的改進，完善了某電廠3號電動主給水泵2路供電斷路器及其接地開關的聯鎖邏輯，避免了帶接地開關送電事故的發生。

李??強(1983—)，男，工程師，主要從事核電廠中壓系統及開關站設備的管理及維修工作。

魏彥勛(1986—)，男，工程師，主要從事核電廠繼電保護設備管理及維修工作。

2017-03-19。

山江川(1991—)，女，助理工程師，主要從事高壓電氣設備的設備管理、檢修試驗及維護工作，email：shanjc@cnnp.com.cn。