110kV新建變電站斷路器防跳回路問題分析及改進(jìn)措施

羅昕 陸校丞 顏曉娟

摘要：110kV新建變電站主變低壓側(cè)斷路器分閘后無法再次合閘，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于主變機(jī)構(gòu)箱防跳繼電器與操作箱跳位監(jiān)視回路參數(shù)不匹配，造成防跳繼電器不能可靠返回，合閘回路被切斷，斷路器無法合閘。通過修改二次接線和開展防跳試驗(yàn)驗(yàn)證，該問題得以解決。

關(guān)鍵詞：斷路器;繼電保護(hù);防跳回路

中圖分類號：TM622? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）24-0244-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Analysis and Improvement Measures of the Anti-bouncing Circuit of Circuit Breakers in 110 kV Newly-built Substation

LUO Xin1， LU Xiao-cheng2， YAN Xiao-juan1

（1.Guangxi Hydraulic and Electric Polytechnic， Nanning 530023，China;2.Guangxi Electric Power Transmission and Substation Construction Company， Nanning 530023， China）

Abstract： The low-voltage side circuit breaker of the main transformer could not close again in 110 kV Substation. It was found that the parameters of jump-proof relay of main transformer mechanism box could not match those of jump-position monitoring circuit of operation box， which caused jump-proof relay could not return reliably， As a result， the closing circuit is cut off and the circuit breaker could not close.

Key words： circuit breaker; protective relay; Anti-bouncing Circuit

1 問題提出

2019年1月3日，在廣西南寧市五象新區(qū)新建110kV變電站中，保護(hù)調(diào)試工作人員對主變高、低壓側(cè)斷路器開展遙控分合閘試驗(yàn)時(shí)，主變高壓側(cè)斷路器分合閘正常，低壓側(cè)斷路器完成一次分閘后，無法再次合閘。

2 原因分析

2.1 變電站基本情況

該新建110kV變電站位于廣西南寧市五象新區(qū)中心，五象新區(qū)遠(yuǎn)期規(guī)劃為南寧市新城市中心，目前處于建設(shè)發(fā)展期，供電負(fù)荷不多，所以變電站分三期建設(shè)。一期工程1臺主變（63MVA）; 110kV線路2回，10kV線路出線15回，每臺主變安裝2組容量為6Mvar的電容器組。

主變110kV高壓側(cè)一次設(shè)備采用山東泰開高壓開關(guān)有限公司的ZF10-126G型戶內(nèi)GIS成套設(shè)備，低壓側(cè)斷路器采用廣東正超電氣有限公司的小車式VS1-12戶內(nèi)高壓真空斷路器。

主變保護(hù)按雙套設(shè)計(jì)，主保護(hù)與后備保護(hù)一體化配置（PCS-978NA），配置1套非電量保護(hù)（PCS-9661N）和操作箱（CJX-01-121633），主變保護(hù)裝置組兩面屏;主變高壓側(cè)、低壓側(cè)及本體各配置1套測控裝置（PCS-9705-H2），組一面屏。保護(hù)屏和測控屏均采為南京南瑞繼保電氣有限公司產(chǎn)品。

2.2 主變低壓側(cè)斷路器控制回路分析

由于主變低壓側(cè)斷路器遙控分合不正常，工作人員檢查斷路器控制回路，工程設(shè)計(jì)如圖1所示。

由于圖1設(shè)計(jì)二次回路十分簡略，斷路器分合閘控制回路走向表述很不明確，因此工作人員只好查廠家資料，核對現(xiàn)場二次接線，補(bǔ)充完善主變低壓側(cè)開關(guān)控制回路，如圖2所示。

根據(jù)圖2所示，保護(hù)調(diào)試技術(shù)人員進(jìn)行主變低壓側(cè)斷路器遙控分合閘試驗(yàn)，步驟如下：

1）用短線短接3S1-2接點(diǎn)，解除五防鎖，3QK切換開關(guān)打到就地同期位置，3QK3-4接點(diǎn)閉合。

2）投入主變測控柜3LP3遙合壓板，在后臺執(zhí)行合閘操作，HJ接點(diǎn)閉合。

但是主變低壓側(cè)斷路器不動作。

3）在主變測控屏用萬用表測量正電源端子3CD1，正電，遙控合閘出口端子3CD9對地電壓，正電;在主變保護(hù)屏測量合閘出口端子3-4CD5，正電;在主變低壓開關(guān)柜合閘出口端子2D6，正電;2D12負(fù)電。說明控制回路電源正常，遙控合閘指令已經(jīng)正確到達(dá)斷路器機(jī)構(gòu)箱。

檢查斷路器輔助常閉接點(diǎn)QF閉合正常，電機(jī)儲能接點(diǎn)S1閉合正常，輔助閉鎖接點(diǎn)S2閉合正常，初步分析判斷是機(jī)構(gòu)箱防跳繼電器KO沒有返回，KO常閉觸點(diǎn)切斷合閘回路，造成斷路器無法合閘。

4）斷開控制電源，待機(jī)構(gòu)箱防跳繼電器KO返回，其常閉接點(diǎn)閉合。

5）合上控制電源，測量機(jī)構(gòu)箱端子2D6，負(fù)電。執(zhí)行前面的1）和2）步驟，斷路器合閘成功。

6）3QK切換開關(guān)打到遠(yuǎn)方位置，3QK7-8接點(diǎn)閉合，投入主變測控柜3LP4遙跳壓板，在后臺執(zhí)行跳閘指令，TJ1接點(diǎn)閉合。斷路器跳閘成功。

7）重復(fù)前面的1）和2）步驟，斷路器不動作，檢測結(jié)果同3）。

基本確定是斷路器機(jī)構(gòu)箱防跳繼電器KO沒有及時(shí)返回，其常閉觸點(diǎn)切斷合閘回路，造成斷路器無法合閘。

2.3 防跳繼電器不返回原因分析

1）斷路器防跳

防跳繼電器是防止斷路器出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象。斷路器“跳躍”是由于斷路器控制開關(guān)或自動重合閘裝置的合閘接點(diǎn)未及時(shí)返回，例如操作人員未松開手柄、自動重合閘裝置的合閘接點(diǎn)粘連，而正好合閘在故障設(shè)備上，造成斷路器連續(xù)多次分合的現(xiàn)象。

2）原因分析

該110kV新建變電站主變高、低壓側(cè)斷路器均采用斷路器就地防跳功能。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取消操作箱防跳功能，即把圖2主變保護(hù)A柜操作箱的TBJV防跳常閉接點(diǎn)用短線S2短接。

主變低壓側(cè)斷路器合閘回路如圖2所示，二次設(shè)計(jì)直接把跳位監(jiān)視回路（端子3-4CD6）與操作箱合閘出口（端子3-4CD5）短接，接至機(jī)構(gòu)箱端子2D6。當(dāng)主變低壓側(cè)斷路器QF處于合閘位置，其常開觸點(diǎn)閉合。機(jī)構(gòu)箱防跳繼電器KO回路電流9.1mA，功率1W，技術(shù)參數(shù)數(shù)值較小，可通過操作箱TWJ跳位監(jiān)視回路得電動作，其常閉接點(diǎn)斷開，切斷合閘回路，常開觸點(diǎn)閉合，自保持不返回。如圖3所示。

如果變壓器跳閘后，故障處理完恢復(fù)送電，調(diào)度下令遙控合閘，由于防跳回路一直自保持不復(fù)歸，斷路器無法合閘，運(yùn)維人員必須到達(dá)變電站現(xiàn)場手動斷開控制電源才能恢復(fù)，延誤了送電，影響非常大。

3 采取的措施

1）斷路器防跳分類

斷路器防跳回路有兩種：

一是保護(hù)屏操作箱防跳，也稱為電流型防跳：利用跳閘回路防跳繼電器TBJ電流線圈啟動，通過合閘回路TBJV電壓線圈自保持，從而持續(xù)斷開合閘回路，起到防止斷路器“跳躍”現(xiàn)象的作用，如圖4所示。

二是斷路器機(jī)構(gòu)箱防跳，也稱為電壓型防跳：利用斷路器輔助接點(diǎn)啟動防跳繼電器KO電壓線圈，通過本身的常開接點(diǎn)，用合閘脈沖實(shí)現(xiàn)自保持，從而將合閘回路斷開，如圖5所示。

2）改進(jìn)措施

該站主變低壓側(cè)斷路器有兩套防跳回路，根據(jù)《南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)反事故措施匯編（2014年）》第6.13條規(guī)定：每個(gè)斷路器應(yīng)且只應(yīng)使用一套防跳回路，宜采用開關(guān)本體防跳的要求，該110kV新建變電站主變高、低壓側(cè)斷路器均采用斷路器就地防跳功能。由于斷路器機(jī)構(gòu)箱防跳繼電器KO與跳位繼電器TWJ參數(shù)不匹配，防跳繼電器KO不能及時(shí)返回，造成斷路器跳閘后無法再次合閘，必須手動斷開控制電源才能恢復(fù)。

改進(jìn)措施有兩種：

1）取消開關(guān)本體防跳，改為操作箱防跳。即斷開圖2中S2的短連線，投入TBJV防跳常閉接點(diǎn)，斷開機(jī)構(gòu)箱JP9短連線，拆除防跳繼電器KO防跳回路。

2）TWJ跳位監(jiān)視回路引出端子3-4CD6與合閘出口端子3-4CD5分開，先串聯(lián)機(jī)構(gòu)箱防跳繼電器KO常閉接點(diǎn)及斷路器QF常閉接點(diǎn)后，再接至斷路器合閘回路2D6處，可確保機(jī)構(gòu)防跳可靠返回。如圖5所示。

由于主變機(jī)構(gòu)箱沒有提供相應(yīng)接點(diǎn)，需聯(lián)系開關(guān)廠家，按設(shè)計(jì)要求增加相應(yīng)設(shè)備，修改相關(guān)二次回路接線。

經(jīng)與業(yè)主工程技術(shù)負(fù)責(zé)人溝通協(xié)商，同意采用第一種改進(jìn)措施，改為斷路器操作箱防跳。

4 防跳功能試驗(yàn)

按照前面的改進(jìn)措施，完成防跳改線，效果如何，必須通過防跳功能試驗(yàn)驗(yàn)證。防跳功能驗(yàn)收，一般采取的方法是人為在二次回路制造分合閘命令共存的現(xiàn)象，然后觀察斷路器是否有跳躍現(xiàn)象。具體步驟如下：

1）合上主變低壓側(cè)斷路器，把主變測控屏3QK切換開關(guān)切到就地非同期位置，3KK控制開關(guān)把手一直保持在合后位置;

2）短接保護(hù)出口接點(diǎn)。斷路器跳閘不重合。

3）松開3KK控制開關(guān)把手，再合閘一次，保證斷路器能夠可靠合上。

4）短接操作箱防跳接點(diǎn)，再重復(fù)1）步驟，點(diǎn)跳斷路器，斷路器跳閘后重合一次。邏輯完全正確。

5 結(jié)論

1）通過更改防跳回路，由斷路器機(jī)構(gòu)箱防跳改為保護(hù)屏操作箱防跳，有效解決機(jī)構(gòu)防跳繼電器與操作箱跳閘監(jiān)視回路參數(shù)不匹配問題，確保斷路器正常分合閘。

2）斷路器生產(chǎn)廠家很多，其滅弧原理、操作機(jī)構(gòu)和控制回路多種多樣，各有特色，尤其是防跳回路的設(shè)計(jì)更是千差萬別，如何把控制回路與防跳回路很好地結(jié)合起來，需要電力工程設(shè)計(jì)者和現(xiàn)場技術(shù)人員共同協(xié)作，按規(guī)定做好保護(hù)調(diào)試以及驗(yàn)收工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，分析解決，以免留有后患。

3）采用操作箱防跳回路，注意保護(hù)出口自保持回路完好，即可保證斷路器可靠分閘，只有斷路器分閘后，其輔助常開接點(diǎn)QF斷開，跳閘回路才被切斷，保證保護(hù)出口繼電器接點(diǎn)不被用來滅分閘回路的直流電弧。

4）二次圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求二次回路走向清晰明了，保護(hù)裝置內(nèi)部接線必要的不能簡略，盡量在圖紙上顯示完整，減少現(xiàn)場技術(shù)人員查閱有關(guān)廠家資料時(shí)間，提高工作效率，降低人為接線錯誤概率。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】