330 kV斷路器監視回路設計優化分析與探討

林成傳，陳建春，熊大聯

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州350000）

1 概述

津巴布韋卡里巴南岸擴建開關站布置2個330 kV主變進線間隔，1個330 kV母聯間隔，2個330 kV母線分段間隔及3個電抗器間隔，共安裝8組斷路器及保護裝置。津巴布韋卡里巴南岸擴機工程新建開關站各間隔斷路器保護均選擇ABB保護裝置，采用ABB標準方案對跳閘線圈的故障進行監視，由于新建330 kV斷路器是采用分相操作的，每相的跳閘回路原理相同，因此我們采用A相的跳閘回路設計方案進行分析，跳閘監視回路原理圖如圖1所示。

圖1 跳閘監視回路原理圖

原跳閘線圈監視回路工作原理：

當斷路器處在正常的分閘狀態時，KFA1、KFL1、KFA2、KFL2均處于未動作狀態，電路通過DC220V+→ KSF3（TCS）繼電器→ Rx限流電阻→ 52b/1 斷路器輔助開關接點→52T-a斷路器A相跳閘線圈→DC220V-形成回路，此時TCS繼電器經延時動作后（設定值為2.2 s，下同）發出跳閘線圈正常信號。

當斷路器處在正常的合閘狀態時，KFA1、KFL1、KFA2、KFL2均處于未動作狀態，電路通過DC220V+→KSF3（TCS）繼電器→52a/1斷路器輔助開關接點→52T-a斷路器A相跳閘線圈→DC220V-形成回路，此時TCS繼電器延時動作發出跳閘線圈正常信號。

2 故障發生經過

2017年11月，330 kV擴建開關站設備安裝完成，按GB/T 14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》和DL/T 995-2006《繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規程》進行各項試驗，各試驗項目結果符合設計要求，向國家電網供電公司申請并網發電。供電公司派專家到現場驗收，并重新校驗斷路器操作分合閘工作實際情況，當保護裝置動作時發出斷路器跳閘指令，專家到現地檢查斷路器分閘是否到位時，發現跳閘線圈監視回路限流電阻Rx有燒毀的現象。

3 原因分析

由于回路中KFS3（TCS）繼電器是內阻較高的電壓型線圈，而Rx限流電阻的設計阻值是10 kΩ/10 W。可見在斷路器處于正常的分閘或合閘狀態時，監視回路都是由KFS3（TCS）繼電器的線圈與Rx限流電阻串聯后形成的，因此回路中的電流很小，Rx限流電阻處于正常工作狀態，發熱極小，所以長時間工作不會發生燒毀的情況。

當保護裝置動作時發出斷路器跳閘指令，KFA1與KFL1處于動作后閉合狀態（電量保護），或KFA2與KFL2處于動作后閉合狀態（非電量保護），此時KFS3（TCS）繼電器的線圈被接點短接，電路通過DC220V+→KFA1與KFL1接點（或KFA2與KFL2接點）→Rx限流電阻→52b/1斷路器輔助開關接點→52 T-a斷路器A相跳閘線圈→DC220V-形成回路，回路中缺少了KFS3（TCS）繼電器的線圈與Rx限流電阻相串聯，回路中的電流升高，如果沒有及時將保護動作復歸，那么Rx限流電阻長期帶電就會發熱嚴重，進而燒毀。由于現場調試實驗時，及時將保護動作復歸，所以沒發生發熱燒毀現象。而電網公司來驗收時，要到現場工地查看、檢驗，保護動作延時復歸，造成Rx限流電阻長期帶電發熱燒毀。

4 處理解決方案分析與對比

針對Rx限流電阻長期帶電發熱燒毀現象，外方和中方提出了2種不同的處理方案：

（1）外方處理方案

由于原先的Rx限流電阻體積很小不利于長期帶電工作及散熱，建議在不改變其阻值的情況下更換為功率更大的瓷管電阻，并將其安裝在較大的鋁板上，以利于散發熱量，這樣就可以解決散熱問題而不至于燒毀。

（2）中方的處理方案

在保護繼電器觸點與TCS及Rx之間插入一個隔離二極管D（如圖2優化后跳閘監視回路原理圖），當保護動作時斷路器跳閘后隔離繼電器觸點與Rx的串聯回路，這樣就不會造成Rx的電流增大進而燒毀電阻。

（3）2種方案的對比分析

外方方案，提出更換瓷管電阻，中方工程師分析后認為雖然解決了散熱的問題，但是并沒有解決發熱的問題，而且當更換瓷管電阻后，如果保護動作后沒有及時的復歸，屏柜內的熱量增加了反而不利于設備的運行。另外瓷管電阻安裝在較大的鋁板上，在原盤柜空間位置內放置不下，必須對柜內元器件重新布置，現場處理工作量大。

圖2 優化后跳閘監視回路原理圖

中方方案，由于采用的是隔離二極管，在保護動作后不會影響斷路器的跳閘，電路通過DC220V+→KFA1與KFL1接點（或KFA2與KFL2接點）→52a/1斷路器輔助開關接點→52T-a斷路器A相跳閘線圈→DC220V-形成回路斷路器跳閘。此時通過保護跳閘繼電器觸點的監視回路被二極管切斷，監視回路只能通過DC220V+→KSF3（TCS）繼電器→Rx限流電阻→52b/1斷路器輔助開關接點→52T-a斷路器A相跳閘線圈→DC220V-形成，KFS3（TCS）繼電器的線圈與Rx限流電阻串聯，回路中的電流很小，Rx限流電阻發熱極小，所以長時間工作不會燒毀。而且此時KFS3（TCS）繼電器依然可以監視跳閘線圈是否有故障。但是外方工程師認為如果增加二級管，由于二級管質量問題或選型不對，會增加設備安全運行風險。

經過雙方多次交流，并考慮現場處置的實際情況：最終采用增加隔離二極管的方案。二極管選擇型號為1 N4007/L，峰值電壓要求不小于1 000 V。

5 結束語

當在調試中保護動作后，務必要及時復歸出口繼電器，若在運行中系統發生故障，保護動作后，要及時查明故障原因，在較短時間內復歸出口繼電器。本項目采用了更新后的TCS方案，運行至今已有兩年多，設備運行良好無異常情況的發生，優化方案得到業主及工程師的肯定，可供各位技術人員借鑒參考。