一起220kV斷路器控制回路隱患分析及改進措施

周嘉政

【摘 要】根據(jù)《南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施匯編（2014年）》（下文統(tǒng)稱《反措》）的要求，220kV及以上的控制回路取消直流切換回路。在某次220kV線路保護定檢中，發(fā)現(xiàn)控制回路存在不能正常分閘的隱患與直流切換回路有關(guān)，使系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行存在風(fēng)險。文中將通過闡述現(xiàn)象及論述原因來分析該隱患，并提出2種改進措施，詳述了改造控制回路的方法，消除了隱患，保證了控制回路在任何情況下都能可靠分閘。

【關(guān)鍵詞】控制回路；直流切換回路；TJR

1 現(xiàn)象

進行某220kV線路保護定檢時，經(jīng)檢查絕緣、寄生等符合要求；因?qū)崿F(xiàn)雙重化配置，在進行開關(guān)傳動過程中，要分別試驗主一、主二保護兩路控制回路的功能是否正確。

首先進行主一保護試驗。斷開第二路控制電源，只使用第一路控制電源。根據(jù)定值表，利用昂立加量到保護裝置模擬故障發(fā)生，以及在保護屏利用短接線（如圖1）直接啟動11TJR、12TJR功能進行開關(guān)傳動時，第一路控制回路能進行正常的開關(guān)分閘傳動，動作及報文正常，對應(yīng)邏輯正確。

當(dāng)進行主二保護試驗，斷開第一路控制電源，只使用第二路控制電源進行第二組控制回路保護裝置試驗時，能正常傳動開關(guān)。但是，當(dāng)進行21TJR、22TJR功能試驗時（如圖2），開關(guān)無法正常傳動。

同時使用第一、第二路控制電源后，利用短接線直接啟動21TJR、22TJR進行開關(guān)傳動。啟動TJR功能后，開關(guān)能進行正常的傳動。由此，對第二路控制回路中存在不能正常分閘的安全隱患進行分析排查。

2 問題查找及分析

220kV的保護中采用雙重化保護配置。由于是定檢第二路控制回路功能出現(xiàn)了問題，下面優(yōu)先對第二路控制回路進行問題查找及隱患的原因、潛在風(fēng)險分析。

2.1問題查找

2.1.1檢查機構(gòu)箱中回路

利用萬用表對照圖紙檢查第二路控制回路連接的機構(gòu)箱中各端子的電位情況。由于現(xiàn)場利用昂立加量校驗保護跳閘功能時，開關(guān)能正常傳動，則機構(gòu)中氣壓（油壓）閉鎖接點正常情況下為常閉接點、斷路器合位監(jiān)視的常開接點閉合、“遠方就地把手”在遠方控制位置，機構(gòu)箱中符合遠方跳閘的條件，如下圖3。利用萬用表在端子排的4D117、4D120量到負電位，可以確認機構(gòu)箱的各接點正常，再結(jié)合保護裝置能正常跳閘，可以確認機構(gòu)箱中接點正常。

2.1.2檢驗操作箱中回路。

由于背板插針n239連接板內(nèi)的TJR接點后又經(jīng)插針n20連接到端子排4D120，而啟動TJR接點的繼電器需要母差裝置提供接點開出才能勵磁。在保護屏利用短接線模擬母差保護的接點閉合，令21TJR或22TJR保持勵磁并檢查n2、n239電位即可驗證21TJR或22TJR接點功能。如圖2，短接4D5和4D95使21TJR、22TJR線圈勵磁時，經(jīng)拆開背板插針的外殼利用萬用表能測到圖3中n239有負電位，可判斷21TJR或22TJR接點正常；結(jié)合插針n2有正電通過，對照圖紙后可以確定：11YJJ常開接點沒有閉合導(dǎo)致第二路控制回路無法正常使用TJR功能跳開開關(guān)。

結(jié)合上述檢驗，可判斷出：當(dāng)?shù)谝宦房刂齐娫词щ姾螅捎?1YJJ的常開接點沒有閉合，導(dǎo)致第二路控制回路中TJR接點對應(yīng)的功能回路無法導(dǎo)通，因此會出現(xiàn)上述220kV控制回路不能正常分閘的安全隱患。

2.2隱患原因分析

取消直流切換回路前，11YJJ由第一、第二路控制電源經(jīng)圖4（a）中的11JJ繼電器控制的兩對常開、常閉接點切換供電。而機構(gòu)箱中串接了圖3中的氣壓（油壓）閉鎖接點，可以替代11YJJ的功能。取消直流切換回路后，壓力降低閉鎖分閘繼電器11YJJ僅由第一路控制電源供電（如圖4（b）），而且作為了備用繼電器。當(dāng)?shù)谝宦房刂齐娫词щ姾螅?1YJJ失去唯一電源，導(dǎo)致第二路控制回路無法正常控制開關(guān)分閘。

現(xiàn)場斷掉裝置電源后，查看直流切換繼電器所在的插件，發(fā)現(xiàn)了直流切換被取消的痕跡，結(jié)合“《反措》4.1.3”要求，我們可以知道：直流電源切換裝置的使用容易造成直流電源接地查找困難以及直流環(huán)路后直流系統(tǒng)頻發(fā)接地報警。為防止雙配配置的主保護、安穩(wěn)裝置、跳閘回路、通道設(shè)備等配置的主保護、安穩(wěn)裝置、跳閘回路、通道設(shè)備等直流供電電源都由同一段直流母線供

電時，一旦該段直流母線發(fā)生故障，就失去了雙配置的意義，所以取消直流切換回路。

綜上，在第一路控制電源正常時，第一、二路跳閘回路的功能正常。但是失去第一路控制電源后11YJJ常開接點打開，第二路控制回路功能將不能有TJR功能跳閘，留有安全隱患。

2.3隱患存在原因

“《反措》4.1.6”要求壓力閉鎖元件也要雙重化配置，使斷路器具備雙套壓力閉鎖元件，分別采用第一、二路直流供電，并與兩組跳閘回路一一對應(yīng)，以解決因單路直流供電造成控制回路斷線時斷路器無法實現(xiàn)跳合閘的問題。現(xiàn)場斷路器機構(gòu)本體的壓力閉鎖元件的確滿足了要求，但是操作箱中的壓力降低閉鎖分閘繼電器11YJJ只靠第一路控制電源供電，它的常開節(jié)點串接在兩路控制回路中。當(dāng)失去唯一電源后，這種做法是不可靠的，由此導(dǎo)致該隱患的存在。

2.4潛在風(fēng)險分析

TJR功能由母差保護或失靈保護來啟動。假設(shè)現(xiàn)在第一路控制電源失電，第二路控制回路將無法動作。此時線路上如果發(fā)生故障無法跳開開關(guān)，失靈保護啟動，進而TJR繼電器勵磁進行跳閘。由于第二路跳閘控制回路的11YJJ常開接點沒有閉合，則控制回路將無法導(dǎo)通，開關(guān)無法被跳開，造成開關(guān)拒動的現(xiàn)象。由于開關(guān)拒動，此時啟動失靈保護跳開母線上掛有的其他開關(guān)以及主變?nèi)齻?cè)開關(guān)以此避免該故障擴散到其他的間隔；同樣的前提下，母線上發(fā)生故障要跳開該間隔但是開關(guān)無法跳開，失靈保護將啟動跳開該母線上的其他間隔以及主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，可能造成母線失壓等事故，擴大事故范圍。

3 解決方案及驗證

3.1 解決方案一

由于《反措》的要求，所有的合閘回路用電源都取自第一路控制電源，那么在第二路控制回路上只需要用到“壓力降低禁止跳閘”功能，可以考慮設(shè)計改進第二組只含有“壓力降低禁止跳閘”和“壓力降低禁止操作”功能的回路，并且電源取自第二路控制電源。

如圖6，以上做法實現(xiàn)了“雙重化配置”，完善回路功能，使第二路控制回路具備獨立的操作箱壓力閉鎖繼電器11YJJ、12YJJ以及壓力降低閉鎖分閘繼電器4YJJ。但實際操作中不僅需要廠家對保護裝置的板件進行重新設(shè)計，而且回路設(shè)計及應(yīng)用周期較長、涉及事項更為繁瑣，對于實際工作不能起到立竿見影的效果。

3.2 解決方案二

由于11YJJ的常開接點在板件上，為了避免11YJJ常開接點由于第一路控制電源失電時無法閉合導(dǎo)致對第二組跳閘控制回路的影響，需要跨接11YJJ的常開節(jié)點。基于圖3，機構(gòu)箱中串接的氣壓（油壓）閉鎖的常閉接點能取代11YJJ的功能，具體操作如圖7所示：在背板插針n239處焊接一條電纜到端子排4D6上，第二組控制回路就可以跨接11YJJ常開接點，在第一組控制回路因故障失電的情況下，第二組控制回路的跳閘功能也能正常實現(xiàn)。方案二對回路改動不大，在實際現(xiàn)場改造較為簡易，可操作性強且效果明顯。但是在現(xiàn)場焊接電纜的時候需要廠家在場確保確保焊接工藝及安全，并且不會損壞板件。

3.3控制回路的改造及驗證

考慮到方案一中保護裝置回路的設(shè)計在現(xiàn)場工作中難以操作，板件的設(shè)計生產(chǎn)需要時間。為了能盡快排除該隱患，對回路進行如方案二的改造。

實際改造后如圖7，第二路控制回路在第一路控制電源失電的情況下，現(xiàn)場校驗TJR功能及保護裝置傳動的開關(guān)分閘正常，滿足實際運行要求。

4小結(jié)

220kV斷路器控制回路存在開關(guān)不能正常分閘的隱患，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性存在風(fēng)險。本文分析后得出這一隱患是由于第二路控制回路串接的11YJJ常開接點會因為第一路控制電源失電而無法閉合，導(dǎo)致TJR動作后第二組跳閘回路無法跳閘。

為了能極大程度地保證系統(tǒng)及時切除故障，可要求廠家對回路進行改造升級，在符合《反措》要求的同時，為第二路控制回路增加相關(guān)壓力監(jiān)視回路中的11YJJ繼電器，但這種方法也存在一定隱患，效果不明顯且可靠性較差，且對裝置回路改動較大，相比之下采用直接改造回路的方法更可靠。改造后，能確保第一、第二路控制回路功能的完備性，使開關(guān)能在失去第一路控制回路的情況下，也能實現(xiàn)分閘，并且能符合《反措》要求，確保能在事故發(fā)生時及時隔離故障，保障系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定。本文根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對控制回路進行改造，跨接第二路控制回路中11YJJ的常開接點，使開關(guān)能可靠地分閘，消除了隱患。

（作者單位：深圳供電局有限公司）