某智能變電站開關(guān)柜二次回路故障查析

王赫　楊光　王玉景

摘 要：文章介紹了110kV西區(qū)智能變電站先期調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)的10kV金屬鎧裝中置手車式開關(guān)柜二次回路的幾類故障和隱患，即控制回路斷線告警拒發(fā)、手車到位開關(guān)誤合閘及電動(dòng)手車失控返回等問題，分析了它們的原因所在（即二次回路錯(cuò)接問題）及對(duì)應(yīng)的解決辦法，同時(shí)也提出了在制造、設(shè)計(jì)與接收環(huán)節(jié)中應(yīng)當(dāng)注重的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：控制回路斷線；開關(guān)誤合閘；電動(dòng)手車到位失控

引言

開關(guān)柜用于接收和分配電能，而金屬鎧裝中置手車式開關(guān)柜是其中運(yùn)用最為廣泛的一類，它一般由母線室、斷路器室、電纜室及繼電儀表室組成，最為核心的一次設(shè)備便是斷路器室的開關(guān)與手車，其好壞直接關(guān)系到運(yùn)維、檢修工作的安全性。而它們的相關(guān)故障或隱患除了本身硬件問題之外，二次回路接線錯(cuò)誤也是一重要原因，不容忽視。

文章主要介紹南京供電公司110kV西區(qū)智能變電站金屬鎧裝中置手車式開關(guān)柜調(diào)試過程中控制回路斷線告警拒發(fā)、開關(guān)誤合閘及電動(dòng)手車失控返回這幾類故障的分析、排查過程，希望能對(duì)運(yùn)維、檢修人員相關(guān)工作提供幫助。

1 控制回路斷線時(shí)拒發(fā)告警信號(hào)

正常情況下，不論開關(guān)處于何狀態(tài)，TWJ和HWJ必有一個(gè)帶電，使得其中一個(gè)常閉接點(diǎn)打開，輸出狀態(tài)為0。若操作電源斷開，或者開關(guān)跳閘狀態(tài)時(shí)合閘回路不通，或者開關(guān)合閘狀態(tài)時(shí)跳閘回路不通，則TWJ和HWJ都將失電，常閉接點(diǎn)串聯(lián)回路導(dǎo)通，輸出狀態(tài)為1，此時(shí)發(fā)控制回路斷線告警。

處于分閘狀態(tài)的開關(guān)，若出現(xiàn)控制回路斷線時(shí)，則表明合閘回路的完整性被破壞，不能電動(dòng)合閘；而處于合閘狀態(tài)的開關(guān)，若出現(xiàn)控制回路斷線時(shí)，則表明跳閘回路的完整性被破壞，不能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)分閘及保護(hù)裝置自動(dòng)跳閘。

本次開關(guān)柜調(diào)試過程則發(fā)現(xiàn)了兩類控制回路斷線告警拒發(fā)情況

1.1 部分開關(guān)柜手車處于中間位置時(shí)不發(fā)控制回路斷線告警

1.1.1 正?？刂苹芈窋嗑€告警邏輯說明

當(dāng)手車處于中間位置時(shí)應(yīng)當(dāng)發(fā)控制回路斷線，原理說明：參見圖2，當(dāng)開關(guān)柜手車處于中間態(tài)時(shí)（即拉出或推入過程中，此時(shí)開關(guān)為分），其輔助常開接點(diǎn)S9及常閉接點(diǎn)S8都會(huì)打開，導(dǎo)致合閘回路斷開，跳位繼電器TWJ（由航空插頭32觸點(diǎn)接入，參見圖2方形標(biāo)識(shí)）失電，其常閉接點(diǎn)導(dǎo)通。

此時(shí)由于開關(guān)為分，開關(guān)常開輔助接點(diǎn)斷開，跳位繼電器HWJ也不會(huì)帶電，其常閉接點(diǎn)導(dǎo)通。那么HWJ、TWJ常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)回路就會(huì)導(dǎo)通，就地保護(hù)測控裝置和遠(yuǎn)方后臺(tái)都會(huì)收到控制回路斷線告警，這同時(shí)也是金屬鎧裝中置手車式開關(guān)柜控制回路斷線調(diào)試的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

1.1.2 現(xiàn)場故障及原因查析

但在調(diào)試西區(qū)變10kV部分開關(guān)柜時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)手車當(dāng)處于中間位置時(shí)，并不發(fā)控制回路斷線，保護(hù)測控裝置和遠(yuǎn)方后臺(tái)都沒有相關(guān)告警！

故障原因：經(jīng)過反復(fù)排查并對(duì)照廠家斷路器二次圖紙（參見圖2圓形標(biāo)志），發(fā)現(xiàn)真空開關(guān)控制板上跳線錯(cuò)誤！誤用了JP1跳線，使得圖中a、b接通，導(dǎo)致S8、S9被短路，未接入相關(guān)控制回路，不能起到相應(yīng)斷路器電氣閉鎖功能（即在手車處于中間位置時(shí)，斷路器合閘回路斷開，防止電動(dòng)合閘）。

解決辦法：解開JP1，使用JP7與JP5，讓b、c互聯(lián)，a、e互聯(lián)（實(shí)物參見圖3），問題消失。

1.2 開關(guān)未儲(chǔ)能時(shí)不發(fā)控制回路斷線告警

1.2.1 開關(guān)未儲(chǔ)能時(shí)發(fā)控制回路斷線相關(guān)原理說明

查看圖2可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)開關(guān)分閘且未儲(chǔ)能時(shí)候，因未儲(chǔ)能輔助接點(diǎn)S1斷開，TWJ回路將失電（由航空插頭32觸點(diǎn)接入，參見圖2方形標(biāo)識(shí)），其常閉節(jié)點(diǎn)變閉合。此時(shí)因?yàn)殚_關(guān)分閘，所以HWJ回路為斷開狀態(tài)，其常閉節(jié)點(diǎn)也閉合。這樣控制回路斷線回路就會(huì)導(dǎo)通并告警。此措施可以幫助工作人員快速判別是由于斷路器未儲(chǔ)能導(dǎo)致開關(guān)不能合閘。

1.2.2 現(xiàn)場故障及原因查析

但是西區(qū)變10kV開關(guān)柜當(dāng)開關(guān)分閘并且彈簧未儲(chǔ)能時(shí)并不發(fā)控制回路斷線告警。

故障原因：經(jīng)過仔細(xì)排查發(fā)現(xiàn)，其未儲(chǔ)能輔助接點(diǎn)S1未按圖2接至合閘線圈HQ下端，而是接到S2下端，導(dǎo)致開關(guān)分閘并且未儲(chǔ)能時(shí)，TWJ回路并沒有經(jīng)過S1，而是直接由“斷路器常閉接點(diǎn)”→“合閘線圈”→“負(fù)極”導(dǎo)通，TWJ繼電器常閉接點(diǎn)打開，進(jìn)而導(dǎo)致圖1中的控制回路斷線判斷回路失電，不判控制回路斷線！

整改辦法：將S1移到圖示位置，問題解決。

1.3 反映的問題與防范辦法

從這兩類故障可以發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜廠家的安裝質(zhì)量存在問題，并且缺乏完備的出廠試驗(yàn)。除此之外用戶方接收人員也應(yīng)當(dāng)在廠家出示出廠試驗(yàn)報(bào)告的情況下才能夠接收相關(guān)設(shè)備，以提高后期的安裝、調(diào)試效率。

2 變二側(cè)開關(guān)柜手車到位后開關(guān)誤合閘

2.1 相關(guān)現(xiàn)象與排查過程

故障現(xiàn)象：當(dāng)變二側(cè)開關(guān)柜手車一到達(dá)試驗(yàn)位置，開關(guān)立即偷合。

這就造成了每當(dāng)手車到位（此時(shí)開關(guān)為分），手車輔助接點(diǎn)S8或S9有一個(gè)必定合，使其不受操作箱控制，直接接通+KM電源（參見圖5），造成合閘回路通電，進(jìn)而開關(guān)誤合閘！而正常情況下由于沒有合閘控制信號(hào)其合閘回路上端和+KM是斷開的，不會(huì)合閘。

解決方法：通過將合閘回路以及合閘電磁閉鎖回路的正負(fù)極對(duì)換，問題消除。

2.2 反映的問題與防范辦法

這類開關(guān)偷合故障同時(shí)也暴露了廠家與設(shè)計(jì)單位間的溝通不夠，設(shè)計(jì)人員可能并不知道設(shè)計(jì)圖紙中的兩處S8、S9其實(shí)為一處，被閉鎖電磁鐵回路和合閘回路共用（設(shè)計(jì)圖紙就原理上而言是沒有問題的），但如果實(shí)際接線安裝設(shè)計(jì)圖進(jìn)行的話，就會(huì)引起誤合閘，甚至?xí)?dǎo)致直流控制回路短路故障。

所以在工程設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)院、設(shè)備廠商間要積極溝通、交流，防止類似模凌兩可情況的出現(xiàn)。

3 手車電動(dòng)操作到位后不停止

3.1 電動(dòng)手車介紹

為進(jìn)一步減少變電運(yùn)維工作量，提高無人值守能力，操作頻繁的10kV、 20kV系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)可以在現(xiàn)場“無人”情況下實(shí)現(xiàn)完整的停、送電及檢修準(zhǔn)備工作，這就要求斷路器手車及接地開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方電動(dòng)遙控，這也是實(shí)現(xiàn)智能變電站開關(guān)柜順控操作的技術(shù)保證。

目前各廠家基本都是采用了底盤安裝電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪蝸桿，蝸桿帶動(dòng)套在傳動(dòng)軸上的離合器動(dòng)作，離合器帶動(dòng)傳軸旋轉(zhuǎn)，通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)軸，齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，絲桿帶動(dòng)底盤車運(yùn)動(dòng)。而借助電動(dòng)手車控制模塊，即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)手車的遠(yuǎn)方遙控。

而南京供電公司110kV西區(qū)智能變電站也正使用了此類電動(dòng)手車。

3.2 現(xiàn)場問題及其查析

現(xiàn)場問題：分段手車柜手車電動(dòng)搖入后不停止，反而自動(dòng)返回到試驗(yàn)位置。

問題排查：首先分析是否為相關(guān)限位開關(guān)輔助接點(diǎn)相關(guān)端子松動(dòng)導(dǎo)致，但是仔細(xì)測量后并沒有類似問題。當(dāng)排查到開關(guān)柜繼電儀表室內(nèi)空開時(shí)，發(fā)現(xiàn)7DK空開為分，推上后重新電動(dòng)搖入，手車正常到位，問題消失。

原因分析：新式開關(guān)柜手車的電動(dòng)控制是通過手車控制模塊完成，手車電機(jī)的啟停受到手車工作、試驗(yàn)位置的限制。參看圖7可以發(fā)現(xiàn)手車控制模塊的手車工作位置輸入是手車工作位置輔助接點(diǎn)S9通過KB1中間繼電器擴(kuò)展而來，而其電源由7DK空開供給。當(dāng)7DK未推時(shí)，S9擴(kuò)展繼電器KB1將失電，造成手車控制模塊會(huì)一直判斷手車還未到搖入到位，故電機(jī)不會(huì)停止。

而手車電動(dòng)操作到試驗(yàn)位置時(shí)會(huì)停，是因?yàn)槭周囯妱?dòng)控制模塊的手車試驗(yàn)位置直接通過手車輔助接點(diǎn)S8判斷，不會(huì)出錯(cuò)。

自動(dòng)返回原因：但為何手車到位后會(huì)自動(dòng)反轉(zhuǎn)？電機(jī)保護(hù)回路嗎？查閱廠家資料并現(xiàn)場試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)手車廠家為了防止手車電動(dòng)推動(dòng)斷路器由“試驗(yàn)”向“工作”位置行進(jìn)時(shí)出現(xiàn)故障，設(shè)計(jì)了專用離合器，在出現(xiàn)卡滯時(shí)（如手車到位后，不行前行），離合器自動(dòng)脫開，電機(jī)空轉(zhuǎn)，并依靠時(shí)間繼電器控制電動(dòng)手車自動(dòng)返回到“試驗(yàn)”位置。

3.3 隱患整改措施

3.3.1 在手車工作位置S9的輔助接點(diǎn)夠用的情況下，盡量直接使用硬接點(diǎn)接入到手車控制模塊。

3.3.2 在S9的輔助接點(diǎn)不夠用的情況下，可將擴(kuò)展繼電器KB1的電源由手車控制模塊的1DK3空開供給，保證與手車控制模塊的供電一致性。

4 結(jié)束語

文章介紹了110kV西區(qū)智能變電站10kV金屬鎧裝中置手車式開關(guān)柜一系故障與隱患：即控制回路斷線告警拒發(fā)、手車到位開關(guān)誤合閘及電動(dòng)手車失控返回。它們的相關(guān)排查、分析過程，對(duì)于運(yùn)維、檢修人員處理類似二次回路問題有一定的借鑒意義。

而每類故障與隱患之后的注意事項(xiàng)及防范、整改意見，也應(yīng)當(dāng)引起設(shè)備廠商、設(shè)計(jì)人員、接收人員的注意：作為設(shè)備廠商要提升安裝質(zhì)量水平、加強(qiáng)各類出廠試驗(yàn)；設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)與設(shè)備廠商的溝通交流，弄清實(shí)際設(shè)備，避免模凌兩可情況出現(xiàn)；用戶方接收人員則要把好關(guān)口，在設(shè)備廠商出示齊全的必要的試驗(yàn)報(bào)告情況下才能接收相關(guān)設(shè)備，以提升后期調(diào)試效率。

參考文獻(xiàn)

[1]國電南自有限公司.110kV西區(qū)變電站10kV真空開關(guān)二次原理、接線圖[Z].2013.

[2]南京蘇逸實(shí)業(yè)有限公司設(shè)計(jì)院.110kV西區(qū)變電站10kV開關(guān)柜控制信號(hào)回路圖[Z].2013.

作者簡介：王赫（1981-），男，江蘇，工程師，從事變電運(yùn)維方面工作。

楊光（1983-），男，湖北，工程師，從事變電運(yùn)維方面工作。

王玉景（1977-），女，江蘇，工程師，從事變電運(yùn)維方面工作。