北京北開GIS斷路器儲能電機控制回路隱患分析及改進措施

張杜宇

【摘 要】某110kV線路的保護定檢中，發現北京北開電氣股份有限公司設計的GIS斷路器儲能電機控制回路存在隱患。若繼保人員進行實際的開關傳動時，未給上該線路間隔就地控制屏上的“控制、信號電源”空開，可能導致合閘線圈燒毀。分析后得出此隱患是由于斷路器儲能電機控制回路失電，KA1繼電器失磁，串接在合閘回路的常閉接點KA1長期處于閉合導致合閘線圈燒毀。提出三種解決措施：合閘回路未儲能接點改回實際行程開關接點，或斷路器儲能電機控制回路由信號電源改為斷路器控制電源，或更改空開標識。詳述了控制回路的改造方法，消除了隱患，保證了合閘線圈正常使用。

【關鍵詞】GIS斷路器；儲能電機；控制回路

1.引言

110kV上村站110kV農村Ⅰ線保護及測控定檢中，其他專業人員在該線路間隔就地控制屏執行其他工作后或者其他原因，沒有恢復斷開的 “控制、信號電源”空開。

繼保人員在定檢工作中進行實際的開關傳動時，若未給上該線路間隔就地控制屏上的“控制、信號電源”空開，可能導致合閘線圈燒毀。

在電力系統出現故障時，斷路器能否可靠跳閘直接影響電力系統的安全性，而合閘線圈的損毀則直接影響斷路器的正常分合閘。經過理論分析，發現上述隱患存在于北京北開電氣股份有限公司設計的斷路器儲能電機控制回路中。本文分析了這一問題產生的原因，提出了幾種解決方案。北京北開電氣股份有限公司是深圳供電局幾個主要的合作方之一，因此我們通過改造控制回路及其他方法消除該隱患具有重要意義。

2.電源配置隱患分析

2.1 信號及儲能電機控制回路原理分析

正常情況下，當信號及儲能電機控制回路的電源2QL的空開是給上的時候，信號及儲能電機控制回路中，與HR4指示燈（儲能完畢指示燈）串聯的行程開關SL處于分位，HR4指示燈滅，表示斷路器儲能未完成。同一回路中，與KA1繼電器串聯的行程開關SL此時處于合位，KM繼電器勵磁，儲能電機回路中的常開接點KM閉合使斷路器儲能電機開始運轉；而此時KA1繼電器在該回路導通時勵磁，導致合閘回路中的常閉開關KA1斷開，表示電機在未儲能完成時，合閘回路是無法正常合閘的。

當斷路器儲能完畢，信號及儲能電機控制回路中，與HR4指示燈（儲能完畢指示燈）串聯的行程開關SL處于合位，HR4指示燈亮，表示斷路器儲能完畢。與此同時，與KA1繼電器串聯的行程開關SL此時處于分位，KA1繼電器失磁，導致合閘回路中的常閉開關KA1閉合，此時合閘回路是可以正常合閘的。當斷路器儲能電機運轉超時但儲能還沒完成時，信號及儲能電機控制回路中的時間繼電器KT便會勵磁，導致延時開關KT閉合，此時KA2繼電器勵磁，串接K2繼電器的常開接點KA2閉合自保持，串接時間繼電器KT的常閉接點KA2斷開，KM繼電器失磁導致斷路器儲能電機停止運轉，從而達到保護該電機的作用。

2.2 信號及儲能電機控制回路隱患分析

如圖所示，由于信號及儲能電機控制回路的電源2QL斷開，繼電器KA1不勵磁，串接在合閘回路的常閉接點KA1長期處于閉合狀態。

譬如，繼保人員在開關跳合跳試驗中，開關第一次跳開后，重合閘保護動作CHJ閉合，HBJ繼電器動作并形成自保持。由于開關實際沒儲能合不上，此時QF常閉接點不能返回，QF一直處于閉合狀態；而防跳回路的兩個常閉接點1KA和2KA及SF6氣壓低閉鎖接點KA4也是一直處于閉合狀態。上文提到，當2QL斷開，繼電器KA1不勵磁，串接在合閘回路的常閉接點KA1長期處于閉合狀態。因此，合閘回路一直處于導通的狀態，但是此時的斷路器儲能并未完成，最后導致合閘線圈燒毀。

2.3導致該信號及儲能電機控制回路隱患發生的因素

綜上所述，導致上文中合閘回路的合閘線圈燒毀的因素有三個：

1）合閘回路上的彈簧未儲能接點是繼電器的重動接點；

2）斷路器儲能電機控制回路用的是信號回路的電源；

3）線路間隔就地控制屏上的“控制、信號電源”空開斷開。

通過與其他同類型的回路對比，可以發現，并不是所有的線路都存在該隱患，也不是所有北京北開負責設計的斷路器儲能電機控制回路都存在該隱患，甚至同一個站同一個廠家的不同電壓等級間的斷路器儲能電機控制回路都因設計不同而情況不同的。所以，應該是因為廠家當初設計的時候考慮欠周全才導致該斷路器儲能電機控制回路存在這個隱患。

3.改進措施

3.1 合閘回路未儲能接點改為實際行程開關接點

從導致隱患發生的第一個因素，提出第一個改進措施，將合閘回路未儲能接點改回實際行程開關接點，這樣就可以消除該斷路器儲能電機控制回路的隱患。

如圖所示，當斷路器儲能未完成時，合閘回路中的儲能接點CK1處于斷開狀態，而斷路器儲能回路中的儲能接點CK1處于閉合狀態。此時斷路器儲能回路中的KM繼電器勵磁，兩個KM接點閉合，電機回路導通，儲能電機M開始運轉。當斷路器儲能完成，合閘回路中的行程開關CK1閉合，此時可以正常合閘；而斷路器儲能回路中的儲能接點CK1斷開，KM繼電器失磁，兩個KM接點打開，電機M停止運轉。

通過對接點類型的更換，使合閘回路中的未儲能常閉接點變成儲能的常開接點，達到了消除隱患的目的。

3.2 斷路器儲能電機控制回路由信號電源改為斷路器控制電源

第二個改進措施可以由導致隱患發生的第二個因素來考慮，就是把斷路器儲能電機控制回路由信號電源改為斷路器控制電源，此方法也能解決該隱患。

如圖，改進后該線路的斷路器儲能電機控制回路采用的是斷路器控制電源，與信號電源無關。當“控制、信號電源”的空開沒有給上，只要斷路器控制電源回路正常通電，儲能電機控制回路也正常運作，繼電器KA1可以正常勵磁，就不會存在串接在合閘回路的常閉接點KA1長期處于閉合狀態的情況了。

通過更換斷路器儲能電機控制回路的電源，達到了消除隱患的目的。

但是，這個方法也存在一個隱患。當KA1繼電器損壞的話，合閘線圈也有燒毀的風險。

3.3加強運維

除了從回路中改進接線達到盡可能消除隱患的目的以外，從第三個因素出發，我們還可以在日常工作運維中做一些措施來避免該隱患。

運行人員在做定檢前的一次安措時，會按照其操作票及運行規程的要求，在該線路間隔就地控制屏上斷開斷路器儲能電機電源的空開和“控制、信號電源”空開。運行人員之所以會斷開“控制、信號電源”的空開，是因為操作票和運行規程要求斷開斷路器儲能電機的控制電源，但是按實際的接線來講，不斷開該空開而規避上文提到的北京北開存在的斷路器儲能電機控制回路隱患也是符合安規的。所以，可以從更改空開標識入手。把“控制、信號電源”改為“信號電源”，這樣運行人員在做一次安措的時候就不會斷開“信號電源”空開，避免這一隱患的發生。

同時，若條件還不滿足同時把所有有隱患的站的標識更改過來，在定檢工作中，可能會存在其他專業人員結束其他工作后忘記恢復斷開的“控制、信號電源”空開的情況。繼保人員可以通過提醒的方式讓其他專業恢復該空開；或者繼保人員在傳動開關之前，先去線路間隔就地控制屏處檢查該空開的通斷情況。

3.4改進措施的優劣對比

上文提到的三種改進措施，第一改進措施是可以永久解決該事故隱患的，第三種改進措施需要在每次定檢工作中都執行，用人為因素來解決問題還是存在一定的風險。但是，從實施的難易程度來說，將合閘回路未儲能接點改回實際行程開關接點是最難的，而直接更改標識或實際工作中提醒注意是最容易實現的。

將合閘回路未儲能接點改回實際行程開關接點，這應該是好的改進方法，因為只需要對斷路器控制回路進行改進而不用改動其他回路。但是，在110kV上村站的實際回路中，北京北開之所以會有這種存在斷路器儲能電機控制回路隱患的設計，就是因為行程開關不夠用，才需要用到重動的開關。因此，從因地制宜來講，為了避免對回路有太大的改動，這個方法不一定可行。

第三個方法，僅從日常運維的角度出發，節省人力物力，而且更改標識后，也能達到改進回路后的效果。所以，這個方法值得短時間內推廣。

至于第二個方法，把電機控制回路由采用電機控制電源改為斷路器控制電源，從現場的實際條件出發，無論現場的回路是怎樣配置的，都可以使用這個方法。就現有的條件來說，第二個方法是最佳方案。今后結合技改一定要增加行程開關進行改進，以達到完全消除隱患的目的。

4.總結與提升

我們可以從上述事件從得到一些以后運維的經驗：

繼保人員在傳動開關前，先去線路間隔就地控制屏處檢查“控制、信號電源”或“信號電源”空開的通斷情況，確保燒線圈的隱患不會發生。

各專業間工作中加強溝通。繼保人員在定檢前，可以提醒運行人員不要斷開“控制、信號電源”的空開。繼保人員在平時工作多在主控室，應該多留意和多詢問其他專業在本體的工作情況。比如當我們定檢進行到一半，其他專業可能在本體有工作需要斷開“信號電源”空開，然后我們在不知情的情況下傳動開關也可能導致合閘線圈燒毀。

驗收新投產的線路，需要注意新線路的回路是否存在該隱患。若存在，則因地制宜，有多余行程開關的可改用行程開關，或者直接把斷路器儲能電機控制回路由信號電源改為斷路器控制電源。若條件允許，盡量爭取確保在行程開關接點數量足夠的情況下進行改造。

（作者單位：深圳供電局有限公司）