機組抽水啟動過程中斷路器未合閘問題排查及改進措施

孫 宇，宋曉星

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山 064300）

0 引言

斷路器是一種重要的電氣元件，是電力系統中的一次設備，在回路中起到斷開和接通的作用。當系統發生故障時，斷路器可以迅速切除故障回路或者在瞬時故障消除后接通回路，具有保護和控制雙重功能。斷路器中繼電器參數選擇和線路設計是否合理，是產生寄生回路的主要原因[1]。及時消除減少設備拒動誤動的發生，提高設備安全穩定運行[2]。

1 故障經過

故障前運行方式潘遵Ⅰ回線、潘遵Ⅱ回線經母聯聯絡運行，四母線帶4號主變運行，五母線帶2號、3號主變運行，3號主變帶廠用電Ⅱ段，兩段分段運行，4號機組停機至抽水工況轉換過程中（轉速為142.8 r/min）。

2019年11月14日00:26:43，4號機組142.8轉抽水啟動過程中，監控系統收到85%轉速令后，延時200 s，4號機組04DL開關未合閘，監控系統發出“報警：4號機組斷路器04DL未合閘，轉停機”信號，機組轉停機。

監控系統記錄信號動作時間如下： 2019-11-14，00：20：34.000，4 號 機 組 142.8 轉 抽 水 操 作，2019-11-14 ，00：26：43.000，4 號機組斷路器 04DL未合閘，轉停機報警。啟動流程如圖1所示。

圖1 啟動流程

2 現場處置情況

值守人員將上述情況通知ON-CAll負責人，匯報華北網調并申請4號機組檢查消缺，當即批準。操作/ON-CALL對變頻器合閘開出繼電器J11進行檢查，未發現異常；對監控現地控制盤4LCUA4 04DL合閘KD1繼電器進行校驗，接線進行檢查；對4號機組4PWPC盤（機組換極換相控制盤）“04DL合閘允許”繼電器R24進行校驗，接線進行檢查；對合閘允許回路進行傳動，未發現異常；對4號機組合閘回路進行傳動（解開04合閘線圈電源），未發現異常（對PWPC繼電器動作接點進行阻值測量正常）；拉開04-2，對4號機組出口開關04DL進行合閘傳動，未發現異常（此時短接04DL合閘允許條件）。

3 問題排查及改進措施

4號機組出口開關04DL本體故障；變頻器抽水啟動04DL合閘回路故障4號機組PWPC盤04DL合閘允許回路故障。檢查4號機組出口開關04DL本體無異常，傳動04DL分、合閘動作正常，信號反饋正常。

3.1 變頻器抽水啟動04DL合閘回路檢查

（1）機組經變頻器抽水啟動過程中同期控制功能由變頻器系統實現，變頻器系統在判斷滿足同期合閘條件后開出機組出口開關合閘信號，現地檢查變頻器啟動過程波形，波形中看到變頻器和04DL命令信號正常，并且脈沖時間3 s左右，說明變頻器系統內控制04DL合閘繼電器動作正常。

（2）變頻器系統開出合出口開關命令經4號機組現地控制單元轉接后，送至4號機組換極換相盤4PWPC實現出口開關合閘控制，機組出口開關合閘原理圖（變頻器與機組現地控制單元部分）如圖2。

圖2 機組出口開關合閘原理圖

由圖2可以看出，變頻器系統發出的合出口開關信號后，經過4號機現地控制單元4LCUA4：KD1繼電器（4號機組選擇變頻器啟動中間繼電器）的常開接點后，接通4LCUA4：KJ9繼電器線圈電源回路，KJ9繼電器常開接點至4號機組PWPC盤04開關合閘控制回路見圖3。

圖3 04開關控制回路圖

對圖中的 KD1、KJ9（2K5）、KA1 繼電器以及合閘允許繼電器R24進行傳動及校驗檢查正常，并對抽水回路直阻進行分段測量。校驗和測量結果如表 1~表3。

表1 KJ9（2K5）校驗記錄

續表1

表2 R24繼電器校驗記錄

表3 KA1繼電器校驗記錄

控制回路直阻測試結果如下：

（1）將圖4中XDO2-44線解下，測量XZ-K11與XOUT1-3之間的直阻為33.42千歐。

（2）在 4LCUA4：J3-9、4LCUA4：J3-10兩端測量2LCUA4至4LCUA4直阻為4Ω。

從監控系統（短接監控J6-23和J8-2端子）對04DL允許合閘回路進行傳動，換極換相控制盤4PWPC可以收到監控至的開出信號“FMK合閘、機組轉速＞85%DI20”，信號傳動正常；檢查04DL分閘位置DI37位置顯示正確，端子接線無松動；檢查04-2刀閘合閘位置DI26點位置顯示正確，端子接線無松動；檢查T7空開F01在投入位置DI49位置正確，端子接線無松動；檢查T5空開F02在投入位置DI50位置正確，端子接線無松動。

3.2 改進措施

經上述檢查未發現設備異常情況，也未對電網造成影響，為預防和控制同類缺陷再次發生，通過增加變頻器抽水合閘繼電器及變頻器選擇投入繼電器接點，以形成雙路并聯共同控制機組出口開關合閘繼電器的動作原理，確保出口開關合閘穩定性更高。具體方案如下：

（1）在4號機組選擇變頻器抽水啟動后，KD1繼電器（4號機組選擇變頻器啟動中間繼電器）勵磁，KD1繼電器中兩對常開接點閉合，一對用于變頻器啟動，一對（KD1-9和KD1-10）應用與變頻器合04DL控制回路，當變頻器同期發出合閘令、04DL合閘允許同時滿足時，04DL合閘。在4號機現地控制單元4LCUA4：KD1繼電器常開接點KD1-10和KD1-9上分別并入4LCUA4:KJ11繼電器的常開接點KJ11-6和KJ11-10，在變頻器系統發出的合出口開關信號后，經過4號機現地控制單元4LCUA4：KD1繼電器常開節點閉合后，接通4LCUA4：KJ9繼電器線圈電源回路，并在KJ9繼電器線圈電源兩端中并入KJ18繼電器線圈電回路電源，KJ9繼電器和KJ18繼電器常開接點同時開至4號機組PWPC盤04開關合閘控制回路見圖6。

圖6 并聯KD1繼電器控制04DL合閘原理圖

（2）將圖 6中 2LCUA4：J3-9至 3LCUA4：J3-9、3LCUA4：J3-9 至 4LCUA4：J3-9、2LCUA4：J3-10 至3LCUA4：J3-10、3LCUA4：J3-10 至 4LCUA4：J3-10 以及 4LCUA4:J1-1 至 4PWPC：XZK-11、4LCUA4：J1-2至4PWPC:XZK-6所用電纜芯更換成新的備用芯，并將新舊電纜芯進行250 V絕緣測試，測試結果如表4所示。

表4 250 V絕緣測試結果記錄

（3）將換極換相控制盤（4PWPC）所有相關開關量、報警量信號接入監控系統歷史數據庫，實現對開關控制過程的監視分析。

（4）對04開關合閘回路中裝設便攜式錄波儀，實現對04開關合閘電壓、電流的實時監視分析。截止目前累計發電212次，累計抽水208次，04開關累計分合420次均分合正常。

圖7 并聯KJ9（2K5）繼電器控制04DL合閘回路原理圖

4 結語

為預防和控制同類缺陷再次發生，本文對發生事故后斷路器本體及其回路等做了排查和分析。本文改進了一種可行性方案并應用到實際中，保證了出口開關合閘更高的穩定性。為同樣類型的故障提供借鑒和參考。