斷路器操作控制設(shè)計相關(guān)問題分析

李志平

廣東省電力設(shè)計研究院

摘要：斷路器操作控制是變電站保護及自動化整個控制過程的最后環(huán)節(jié)，是執(zhí)行環(huán)節(jié),其對電網(wǎng)安全運行有著重大的影響,但因其相對簡單比起保護的其它方面得到較少的關(guān)注，規(guī)程、反措等文件在這方面提及不多也不夠深入，使得實際工程設(shè)計的做法多種多樣。對這方面常見的一些接線方式進行分析，結(jié)合繼電器參數(shù)和動作特性分析錯誤接線出現(xiàn)異常現(xiàn)象的原因及其對運行的影響，指出正確的接線方式。

關(guān)鍵詞：變電站；斷路器；控制；設(shè)計AnalysisofCircuitBreakerOperationControlconnectionDesign

LiZhiping

GuangdongElectricPowerDesignInstituteAbstract:Theoperationandcontrolofcircuitbreakeristhelaststageofwholecontrolprocessofelectricsubstationprotectionandautomation,istheexecutivestage,andhasimportantinfluencetothesafetyofpowernetworksystem.Itgetslessattentionbecauseitissimplerthanrelayprotection，Anditisnotoftenmentionedornotemphasizedinregulationssothedesignisdiverseinactualengineering.Someofconnectionmodesareanalyzedinthispaper,combiningtherelaycharacteristics,thispaperalsogivesthereasonofabnormalphenomenonofwrongconnectionanditsinfluencetoelectricnetworksystemoperation,thenofferstheproperconnectivecircuit.

Keyword:Electricsubstation;CircuitBreaker;Control;Design.

1．引言

因二次規(guī)程無法對斷路器操作控制進行詳盡的描述，設(shè)計人員在這方面得以較多發(fā)揮主觀思維的作用，不同地方習慣及不同設(shè)計人員使得這方面的做法多種多樣，一些不甚完善的設(shè)計接線得以在工程中實施，特別近年新的控制方式和新的斷路器設(shè)備在工程中的不斷應(yīng)用，這一問題更顯突出。本文就工程設(shè)計實踐中接觸到的這方面問題進行分析討論。

2．合閘回路接線方式

以具有一定代表性的操作箱和機構(gòu)箱跳合閘接線圖為例進行分析，分別見圖一和圖二。圖二中S8為遠方就地切換開關(guān)，遠方位置時接通，S1LA為斷路器輔助接點，Y1A為合閘線圈，K75LA為防跳繼電器，K10為操作閉鎖接點，斷路器正常時接通，Y3A為跳閘線圈。

2．1合閘接線方式1

將操作箱跳閘位置繼電器起動端和合閘命令端在保護屏上連接在一起通過電纜接至機構(gòu)箱的合閘命令端。這種接線方式存在的問題是在合閘操作完成后,機構(gòu)箱就地防跳繼電器保持動作狀態(tài)，切斷了合閘回路,不能進行第二次合閘，還可能會出現(xiàn)跳閘位置繼電器同時起動的情況。對此分析如下:

對第一種情況，操作箱發(fā)出合閘命令使機構(gòu)箱合閘線圈Y1A勵磁使斷路器合閘后，合閘命令經(jīng)S1LA常開接點起動防跳繼電器K75LA,命令消失后防跳繼電器K75LA經(jīng)相關(guān)接點和跳閘位置繼電器1~3TWJa線圈形成保持回路。產(chǎn)生這種異常的原因是防跳繼電器K75LA的返回電壓很低，防跳繼電器K75LA是一個中間繼電器，關(guān)于直流中間繼電器，產(chǎn)品說明書列出的參數(shù)是返回電壓不小于5％UN額定電壓，考慮返回特性的離散性，加壓大于15％UN時基本不返回。由1－3TWJa和K75LA形成的串聯(lián)電路中只要K75LA的分壓達到5％UN就可能會在起動后不返回，分壓達到15％UN基本不返回。大多數(shù)工程實例顯示上述兩繼電器的線圈電阻值相差不大，防跳繼的分壓都滿足不返回的條件。圖一、圖二選自一采用110伏直流電壓的工程，1－3TWJa線圈電阻和為5KΩ，K75LA為1.9KΩ，K75LA分壓為27％UN。

對第二種情況只有當跳閘位置繼電器的分壓達到起動值時才會出現(xiàn)，這種情況不大常見。

由于接線方式1會出現(xiàn)上述異常，這種接線不應(yīng)采用。

2．2合閘路接線方式2

這種接線是在第1種接線方式基礎(chǔ)上解開防跳繼K75LA的線圈接線，取消斷路器機構(gòu)箱防跳功能的接線方式。采用這種接線方式時有2點相關(guān)理由：（1）這樣可消除接線方式1出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象；（2）操作箱還有一套防跳裝置。但進一步分析揭示這種方式會造成重大的安全隱患。首先，操作箱的防跳只能切斷來自操作箱的合閘命令，當就地操作時其不起作用，就地操作就沒有了防跳功能。第二，合閘運行過程中機構(gòu)箱合閘命令端因故障帶上正電時，若操作或保護動作跳閘就會產(chǎn)生跳躍現(xiàn)象。因就地操作及其它一些控制要求，須將電源正端引到機構(gòu)箱，正電源端可能會經(jīng)轉(zhuǎn)換把手、端子等和合閘命令端產(chǎn)生金屬性短接，在斷路器合閘運行過程出現(xiàn)這種情況時，合閘命令經(jīng)斷路器常閉輔助接點隔離，不能作用于合閘線圈，但機構(gòu)防跳沒有了，合閘回路處于合閘準備狀態(tài)。一旦因系統(tǒng)或一次設(shè)備故障斷路器跳閘后，合閘命令經(jīng)輔助接點接通合閘線圈后會立即合閘，會造成開關(guān)跳躍沒法切斷故障的嚴重后果。若斷路器機構(gòu)箱防跳有功能，則出現(xiàn)上述情況時防跳繼會動作切斷合閘回路，斷路器跳閘后不會進行任何形式的合閘操作。而這種二次裝置的故障是沒有任何信號指示。因上述2個問題的存在，這種接線方式也不應(yīng)采用。

2．3合閘回路接線方式3

將操作箱的合閘命令端和跳位繼起動回路在操作箱和保護屏上分開引至機構(gòu)箱，跳位繼起動回路串接斷路器常閉輔助接點后和來自操作箱的合閘命令端并聯(lián)接至機構(gòu)箱合閘起動端。這種接線方式同時保留了操作箱和機構(gòu)箱的防跳功能，且消除了接線方式1和接線方式2所出現(xiàn)的問題，同時可由控制回路斷線信號監(jiān)視合閘回路的完好性，后點對常處于熱備用狀態(tài)的斷路器很有必要。這種接線方式是一種較完善的合閘回路接線方式。

2．4合閘回路接線方式4

將操作箱的合閘命令端和跳位繼起動回路在操作箱和保護屏上分開引至機構(gòu)箱，這點和接線方式3相同，而跳位繼起動回路串接斷路器常閉輔助接點后接至負電源端，這點和接線方式3不同。這種接線方式也能消除了接線方式1和接線方式2所出現(xiàn)的問題，但不能監(jiān)視合閘回路的完好性，是其不足之處。不少工程應(yīng)用了這種接線方式，因為合閘失敗一般不會導致系統(tǒng)安全事故，對已存在的這種接線方式可暫不整改。

3．其它一些接線相關(guān)問題

3．1跳閘回路接線方式

對跳閘Ⅰ、Ⅱ相關(guān)回路，一種接線方式是將合位繼起動和跳閘命令回路在操作箱和保護屏端子上分開引接至機構(gòu)箱，因依靠合位繼接點形成的斷線信號監(jiān)視跳閘回路的完好性，這種接線方式下跳閘回路電纜斷線不能引起合位繼失電，不能及時發(fā)出信號，可能會造成一次設(shè)備故障后開關(guān)拒跳的后果，這種接線方式不應(yīng)采用。正確接線方式應(yīng)是將合位繼起動端和跳閘命令端在保護屏上連接后引電纜至機構(gòu)箱跳閘命令端。

3．2斷路器控制斷線信號

由跳位繼和合位繼常閉接點串聯(lián)形成控制回路斷線信號。完善的設(shè)計接線使這個信號在斷路器合閘運行過程中監(jiān)視跳閘回路的完好性，可實現(xiàn)整個跳閘回路的監(jiān)視，如操作電纜斷線、跳閘線圈斷線、閉鎖條件不滿足和遠方就地切換開關(guān)位置不正確等，在熱備用狀態(tài)下則監(jiān)視合閘回路的完好性，同時監(jiān)視2組操作電源的完好性，是最重要的信號之一。

3．3跳閘Ⅰ、Ⅱ閉鎖回路的獨立性

實際工程中不少開關(guān)廠家提供的跳閘Ⅰ、Ⅱ閉鎖接點，不具獨立性。比如由一對跳閘閉鎖接點經(jīng)重動變?yōu)?對接點分別去閉鎖跳閘Ⅰ、Ⅱ，而重動繼電器接操作I上的電源，這樣當操作I回路電源失電后，因閉鎖不通跳閘Ⅱ也會拒動。所以須要求斷路器廠家對各閉鎖量都應(yīng)提供2對獨立的接點供跳閘Ⅰ、Ⅱ回路閉鎖用。

3．4機構(gòu)箱防跳接點的接線

機構(gòu)箱防跳接點應(yīng)接合閘線圈和電源負極之間，這樣當合閘線圈正極端因故障帶正電時，防跳接點也能切斷合閘線圈回路起防跳作用。

3．5機構(gòu)箱上的操作電源小開關(guān)應(yīng)保留

目前不少實例工程取消了斷路器機構(gòu)箱上操作回路的熔斷器或自動空氣開關(guān)等保護設(shè)備，只保留保護屏上的至操作箱的電源小開關(guān)。這樣操作電源顯得清晰簡單，但失去了在就地機構(gòu)箱上方便快速切除電源的手段，給就地設(shè)備調(diào)試造成安全隱患。其實保留就地操作電源開關(guān)并沒有什么不妥之處，取消就地電源開關(guān)的其中一個原因是擔心就地電源開關(guān)跳閘，就地失電檢測不方便，這個問題實際不存在，對由跳位繼TWJ和合位繼HWJ常閉接點形成的控制回路斷線信號進行分析，可知由該信號可檢測到的就地操作電源失電。另一個原因是覺得機構(gòu)箱上的操作電源須經(jīng)操作箱的電源小開和機構(gòu)箱上電源小開關(guān)串聯(lián)取得顯得繁瑣，但這樣對斷路器跳合閘操作沒有實質(zhì)影響，而就地調(diào)試時可切斷該開關(guān)停止操作，增加調(diào)試工作的安全性。

4．總結(jié)

斷路器操作控制是保護及自動化整個控制過程的最后環(huán)節(jié)，是執(zhí)行環(huán)節(jié)，其對電網(wǎng)安全運行有著重大的影響。這方面須各級保護管理機構(gòu)多給予關(guān)注，也須相關(guān)的各方如保護廠家、斷路器廠家、設(shè)計院、施工和運行等單位的專業(yè)人員不斷努力、加強交流進一步完善。

參考文獻

[1]國家經(jīng)貿(mào)委(NationalEconomicandTradeCommittee)。火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計技術(shù)規(guī)程(TechnicalCodeforDesigningofElectricalSecondaryWiringinFossilFuelPo