330 kV斷路器監(jiān)視回路設(shè)計(jì)優(yōu)化分析與探討

林成傳，陳建春，熊大聯(lián)

（中國(guó)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(kuò)建開(kāi)關(guān)站布置2個(gè)330 kV主變進(jìn)線間隔，1個(gè)330 kV母聯(lián)間隔，2個(gè)330 kV母線分段間隔及3個(gè)電抗器間隔，共安裝8組斷路器及保護(hù)裝置。津巴布韋卡里巴南岸擴(kuò)機(jī)工程新建開(kāi)關(guān)站各間隔斷路器保護(hù)均選擇ABB保護(hù)裝置，采用ABB標(biāo)準(zhǔn)方案對(duì)跳閘線圈的故障進(jìn)行監(jiān)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(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，跳閘監(jiān)視回路原理圖如圖1所示。

圖1 跳閘監(jiān)視回路原理圖

原跳閘線圈監(jiān)視回路工作原理：

當(dāng)斷路器處在正常的分閘狀態(tài)時(shí)，KFA1、KFL1、KFA2、KFL2均處于未動(dòng)作狀態(tài)，電路通過(guò)DC220V+→ KSF3（TCS）繼電器→ Rx限流電阻→ 52b/1 斷路器輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)→52T-a斷路器A相跳閘線圈→DC220V-形成回路，此時(shí)TCS繼電器經(jīng)延時(shí)動(dòng)作后（設(shè)定值為2.2 s，下同）發(fā)出跳閘線圈正常信號(hào)。

當(dāng)斷路器處在正常的合閘狀態(tài)時(shí)，KFA1、KFL1、KFA2、KFL2均處于未動(dòng)作狀態(tài)，電路通過(guò)DC220V+→KSF3（TCS）繼電器→52a/1斷路器輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)→52T-a斷路器A相跳閘線圈→DC220V-形成回路，此時(shí)TCS繼電器延時(shí)動(dòng)作發(fā)出跳閘線圈正常信號(hào)。

2 故障發(fā)生經(jīng)過(guò)

2017年11月，330 kV擴(kuò)建開(kāi)關(guān)站設(shè)備安裝完成，按GB/T 14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》和DL/T 995-2006《繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，各試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，向國(guó)家電網(wǎng)供電公司申請(qǐng)并網(wǎng)發(fā)電。供電公司派專家到現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，并重新校驗(yàn)斷路器操作分合閘工作實(shí)際情況，當(dāng)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)發(fā)出斷路器跳閘指令，專家到現(xiàn)地檢查斷路器分閘是否到位時(shí)，發(fā)現(xiàn)跳閘線圈監(jiān)視回路限流電阻Rx有燒毀的現(xiàn)象。

3 原因分析

由于回路中KFS3（TCS）繼電器是內(nèi)阻較高的電壓型線圈，而Rx限流電阻的設(shè)計(jì)阻值是10 kΩ/10 W。可見(jiàn)在斷路器處于正常的分閘或合閘狀態(tài)時(shí)，監(jiān)視回路都是由KFS3（TCS）繼電器的線圈與Rx限流電阻串聯(lián)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(tài)，發(fā)熱極小，所以長(zhǎng)時(shí)間工作不會(huì)發(fā)生燒毀的情況。

當(dāng)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)發(fā)出斷路器跳閘指令，KFA1與KFL1處于動(dòng)作后閉合狀態(tài)（電量保護(hù)），或KFA2與KFL2處于動(dòng)作后閉合狀態(tài)（非電量保護(hù)），此時(shí)KFS3（TCS）繼電器的線圈被接點(diǎn)短接，電路通過(guò)DC220V+→KFA1與KFL1接點(diǎn)（或KFA2與KFL2接點(diǎn)）→Rx限流電阻→52b/1斷路器輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)→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(lián)，回路中的電流升高，如果沒(méi)有及時(shí)將保護(hù)動(dòng)作復(fù)歸，那么Rx限流電阻長(zhǎng)期帶電就會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重，進(jìn)而燒毀。由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，及時(shí)將保護(hù)動(dòng)作復(fù)歸，所以沒(méi)發(fā)生發(fā)熱燒毀現(xiàn)象。而電網(wǎng)公司來(lái)驗(yàn)收時(shí)，要到現(xiàn)場(chǎng)工地查看、檢驗(yàn)，保護(hù)動(dòng)作延時(shí)復(fù)歸，造成Rx限流電阻長(zhǎng)期帶電發(fā)熱燒毀。

4 處理解決方案分析與對(duì)比

針對(duì)Rx限流電阻長(zhǎng)期帶電發(fā)熱燒毀現(xiàn)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(zhǎng)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(fā)熱量，這樣就可以解決散熱問(wèn)題而不至于燒毀。

（2）中方的處理方案

在保護(hù)繼電器觸點(diǎn)與TCS及Rx之間插入一個(gè)隔離二極管D（如圖2優(yōu)化后跳閘監(jiān)視回路原理圖），當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)斷路器跳閘后隔離繼電器觸點(diǎn)與Rx的串聯(lián)回路，這樣就不會(huì)造成Rx的電流增大進(jìn)而燒毀電阻。

（3）2種方案的對(duì)比分析

外方方案，提出更換瓷管電阻，中方工程師分析后認(rèn)為雖然解決了散熱的問(wèn)題，但是并沒(méi)有解決發(fā)熱的問(wèn)題，而且當(dāng)更換瓷管電阻后，如果保護(hù)動(dòng)作后沒(méi)有及時(shí)的復(fù)歸，屏柜內(nèi)的熱量增加了反而不利于設(shè)備的運(yùn)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(nèi)放置不下，必須對(duì)柜內(nèi)元器件重新布置，現(xiàn)場(chǎng)處理工作量大。

圖2 優(yōu)化后跳閘監(jiān)視回路原理圖

中方方案，由于采用的是隔離二極管，在保護(hù)動(dòng)作后不會(huì)影響斷路器的跳閘，電路通過(guò)DC220V+→KFA1與KFL1接點(diǎn)（或KFA2與KFL2接點(diǎn)）→52a/1斷路器輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)→52T-a斷路器A相跳閘線圈→DC220V-形成回路斷路器跳閘。此時(shí)通過(guò)保護(hù)跳閘繼電器觸點(diǎn)的監(jiān)視回路被二極管切斷，監(jiān)視回路只能通過(guò)DC220V+→KSF3（TCS）繼電器→Rx限流電阻→52b/1斷路器輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)→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(lián)，回路中的電流很小，Rx限流電阻發(fā)熱極小，所以長(zhǎng)時(shí)間工作不會(huì)燒毀。而且此時(shí)KFS3（TCS）繼電器依然可以監(jiān)視跳閘線圈是否有故障。但是外方工程師認(rèn)為如果增加二級(jí)管，由于二級(jí)管質(zhì)量問(wèn)題或選型不對(duì)，會(huì)增加設(shè)備安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)過(guò)雙方多次交流，并考慮現(xiàn)場(chǎng)處置的實(shí)際情況：最終采用增加隔離二極管的方案。二極管選擇型號(hào)為1 N4007/L，峰值電壓要求不小于1 000 V。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)在調(diào)試中保護(hù)動(dòng)作后，務(wù)必要及時(shí)復(fù)歸出口繼電器，若在運(yùn)行中系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)動(dòng)作后，要及時(shí)查明故障原因，在較短時(shí)間內(nèi)復(fù)歸出口繼電器。本項(xiàng)目采用了更新后的TCS方案，運(yùn)行至今已有兩年多，設(shè)備運(yùn)行良好無(wú)異常情況的發(fā)生，優(yōu)化方案得到業(yè)主及工程師的肯定，可供各位技術(shù)人員借鑒參考。