姚河壩電站2F機(jī)組出口斷路器只能合閘一次的原因及處理

趙 宇 陽

(國電大渡河大崗山水電開發(fā)有限公司，四川 石棉 625409)

1 概 述

姚河壩電站位于四川省石棉縣境內(nèi)的南椏河上，閘壩位于石棉縣栗子坪鄉(xiāng)園根地狹谷進(jìn)口河段，廠房位于已建的南瓜橋電站上游約400 m，廠、壩相距約10 km，閘壩距石棉縣城33 km。壩址以上控制流域面積745平方公里，水庫正常蓄水位1 678.00 m，總庫容162.3萬m3，屬日調(diào)節(jié)水庫。工程建設(shè)的任務(wù)是發(fā)電，總裝機(jī)容量132 MW，多年平均發(fā)電量6.91億kWh。電站主體工程于1998年8月開工，2001年6月首次蓄水，同年9月三臺機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，工程竣工。

2F機(jī)組發(fā)電機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置為許繼WFB-811，出口斷路器為西門子3AH3。

2 故障現(xiàn)象

斷路器初始狀態(tài)為跳閘位置，每次操作僅能進(jìn)行一次合閘，而無法進(jìn)行第二次合閘。同時(shí)伴隨的現(xiàn)象還有斷路器在初始跳位狀態(tài)時(shí)微機(jī)保護(hù)裝置上斷路器跳位監(jiān)視綠燈亮，第一次合閘完成后，斷路器進(jìn)行跳閘，當(dāng)斷路器再次處在跳位時(shí)，微機(jī)保護(hù)裝置上斷路器跳位監(jiān)視綠燈不亮。在斷路器操作電源掉電后跳位監(jiān)視綠燈變亮，此時(shí)才可進(jìn)行第二次合閘。這樣以斷路器初始狀態(tài)為跳位至操作電源掉電為一個(gè)周期，重復(fù)出現(xiàn)以上故障現(xiàn)象(見圖1)。

圖1 故障現(xiàn)象具體過程

3 原因分析

2F機(jī)組出口斷路器控制回路(見圖2)。圖2僅畫出了合閘回路及跳閘回路1，跳閘回路2同跳閘回路1。

Y9：合閘線圈 Y1：跳閘線圈 K1：防跳繼電器

S1：斷路器輔助接點(diǎn) S3：彈簧儲能接點(diǎn) S12：機(jī)械閉鎖接點(diǎn)要查找上述現(xiàn)象的產(chǎn)生的原因，首先對斷路器的控制回路進(jìn)行分析。斷路器合閘回路由手動(dòng)合閘繼電器SHJ的常開觸點(diǎn)，合閘保持繼電器

HBJ及其常開觸點(diǎn)，防跳電壓繼電器TBJV的常閉觸點(diǎn)，跳閘位置監(jiān)視繼電器TWJ及所串聯(lián)電阻RTWJ，斷路器輔助常閉接點(diǎn)S1，防跳繼電器K1及其兩個(gè)常閉接點(diǎn)，彈簧儲能常閉接點(diǎn)S3，合閘線圈Y9，機(jī)械閉鎖常閉接點(diǎn)S12組成。

在合閘回路中，有兩個(gè)比較重要的回路，一個(gè)是微機(jī)保護(hù)裝置的防跳回路，另一個(gè)是斷路器操作機(jī)構(gòu)箱的防跳回路，下面對這兩個(gè)回路進(jìn)行比較。

3.1 微機(jī)保護(hù)裝置防跳回路

圖2 原斷路器控制回路

當(dāng)手動(dòng)跳閘或保護(hù)裝置跳閘時(shí)，防跳電流繼電器1TBJI(2TBJI)啟動(dòng)，1TBJI-2(2TBJI-2)閉合后1TBJI(2TBJI)自保持，保證斷路器可靠跳閘。另一接點(diǎn)1TBJI-1(2TBJI-1)閉合啟動(dòng)防跳電壓繼電器TBJV,，若此時(shí)合閘脈沖一直存在(接點(diǎn)粘連或發(fā)卡)，TBJV將保持，其接點(diǎn)TBJV-1、TBJV-2斷開切斷合閘回路，保證斷路器跳開后不再合閘。當(dāng)合閘脈沖消失后，防跳電壓繼電器TBJV失電，TBJV-1、TBJV-2閉合，合閘回路接通。可見保護(hù)裝置的防跳回路是由電流啟動(dòng)，電壓保持的。

3.2 斷路器操作機(jī)構(gòu)箱防跳回路

斷路器進(jìn)行儲能的過程是跳閘后不儲能，合閘后儲能電機(jī)馬上動(dòng)作進(jìn)行儲能。對于彈簧儲能接點(diǎn)S3而言。儲能完成后S3斷開，儲能未完成之前S3一直保持閉合狀態(tài)。故當(dāng)有合閘脈沖發(fā)出時(shí)，斷路器進(jìn)行合閘。在合閘后至彈簧儲能完成前若此時(shí)若合閘脈沖一直存在(接點(diǎn)粘連或發(fā)卡)，由于彈簧儲能需要一定的時(shí)間，正電源將通過S3接點(diǎn)啟動(dòng)防跳繼電器K1線圈，K1繼電器帶電后通過和S3并聯(lián)的開接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保持，并斷開串接在合閘回路的兩個(gè)閉接點(diǎn)，從而切斷合閘回路。此時(shí)若手動(dòng)跳閘或保護(hù)裝置跳閘，斷路器跳開后不再合閘，直至合閘脈沖消失后，防跳繼電器K1線圈失電，合閘回路接通。可見斷路器操作機(jī)構(gòu)箱的防跳回路是由電壓啟動(dòng)并自保持的。

通過對故障現(xiàn)象以及微機(jī)保護(hù)裝置和斷路器操作機(jī)構(gòu)箱的防跳回路的分析，結(jié)合進(jìn)一步現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：TWJ線圈和RTWJ串聯(lián)阻值為11.32 kΩ,K1線圈阻值為13.87 kΩ。在第一次合閘完成后彈簧馬上進(jìn)行儲能，從彈簧儲能開始至儲能結(jié)束這段時(shí)間，S3接點(diǎn)閉合直至儲能結(jié)束。正電源通過跳閘位置監(jiān)視繼電器TWJ、電阻RTWJ、彈簧儲能常閉接點(diǎn)S3來啟動(dòng)K1線圈，K1通過自身的常開接點(diǎn)進(jìn)行自保持。這一過程中，測得K1線圈兩端電壓為DC120.7V，大于其返回電壓。K1繼電器動(dòng)作后無法返回，并一直保持從而切斷合閘回路，致使第二次合閘無法合上。

綜上所述，導(dǎo)致2F出口斷路器只能合閘一次的原因是：在跳閘位置監(jiān)視繼電器TWJ、電阻RTWJ、防跳繼電器K1所組成的串聯(lián)回路中，K1繼電器線圈阻值較大，所分電壓超過了其返回電壓，致使K1繼電器在彈簧儲能過程中一經(jīng)帶電便無法返回，從而永久切斷合閘回路。這樣斷路器第二次處于跳位時(shí)，微機(jī)保護(hù)裝置上跳位監(jiān)視綠燈不亮的原因也就十分明了。窮其根源，是微機(jī)保護(hù)裝置和斷路器操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部元件參數(shù)不匹配。

此故障現(xiàn)象若出現(xiàn)在線路出口開關(guān)上。當(dāng)線路出口開關(guān)第一次合閘后對系統(tǒng)進(jìn)行供電，運(yùn)行過程中若出現(xiàn)單相接地瞬時(shí)故障，開關(guān)跳開后重合閘裝置動(dòng)作。將會(huì)出現(xiàn)重合閘裝置重合不成功進(jìn)而永跳跳開三相線路開關(guān)，影響供電的穩(wěn)定性和可靠性。

4 解決方法

根據(jù)斷路器防跳回路相關(guān)反措要求，拆除跳位監(jiān)視回路的4Z1D22和4Z1D23端子之間連線，在其間串接斷路器輔助接點(diǎn)S1的常閉接點(diǎn)及防跳繼電器K1的常閉接點(diǎn)。同時(shí)，短接TBJV-1、TBJV-2接點(diǎn)(見圖3)。去掉微機(jī)保護(hù)裝置的防跳功能，僅使用斷路器操作機(jī)構(gòu)箱本身的防跳功能。斷路器初始狀態(tài)在跳閘位置時(shí)，S1及K1的常閉接點(diǎn)接通，跳閘位置繼電器TWJ帶電，保護(hù)裝置上綠燈亮顯示斷路器在跳位。斷路器合閘后，S1常閉接點(diǎn)斷開，切斷了斷路器合閘后彈簧儲能完成前這段時(shí)間通過跳閘位置監(jiān)視繼電器TWJ、電阻RTWJ、彈簧儲能常閉接點(diǎn)S3送給防跳繼電器K1線圈的正電源(當(dāng)S1接點(diǎn)未轉(zhuǎn)換時(shí)，則K1繼電器線圈帶電，斷開K1的常閉接點(diǎn)，切斷加給K1繼電器線圈的正電源，保證K1繼電器能可靠返回)。解決了以前第一次合閘后便由K1繼電器線圈帶電從而斷開合閘回路(一直保持)導(dǎo)致不能進(jìn)行第二次合閘操作的問題。通過在跳位監(jiān)視回路的4Z1D22和4Z1D23端子之間串接斷路器輔助接點(diǎn)S1的常閉接點(diǎn)及防跳繼電器K1的常閉接點(diǎn)，很好地解決了斷路器只能合閘一次的問題，同時(shí)，跳位監(jiān)視回路的問題也得到了解決。經(jīng)過反復(fù)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，此方法切實(shí)可行。該控制回路改進(jìn)后，又對斷路器操作機(jī)構(gòu)箱的防跳功能進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明斷路器操作機(jī)構(gòu)箱的防跳功能正常。

圖3 改進(jìn)后的斷路器控制回路

5 結(jié) 語

由于近年來生產(chǎn)的斷路器自身都帶有防跳回路，在同微機(jī)保護(hù)裝置防跳回路連接時(shí)，很容易出現(xiàn)內(nèi)部元件參數(shù)不匹配的情況。在有些電站斷路器安裝投運(yùn)調(diào)試時(shí)或是進(jìn)行微機(jī)保護(hù)裝置技術(shù)改造工作后，由于相關(guān)工作人員的疏忽，該故障現(xiàn)象甚至一直未被發(fā)現(xiàn),或者是發(fā)現(xiàn)后沒有進(jìn)行及時(shí)有效的處理，隱患一直存在。本文提出的解決方法對此類型故障的處理有一定的參考價(jià)值。