隔離開關分、合閘繼電器抖動及自動吸合現象分析及解決辦法

王棟

(上海交通大學,上海 200030)

隔離開關分、合閘繼電器抖動及自動吸合現象分析及解決辦法

王棟

(上海交通大學,上海 200030)

本文就隔離開關安裝中出現的分、合閘繼電器抖動及隔離開關自動分、合問題進行了分析。指出問題的原因是在長電纜分布電容作用下,繼電器動作功率過低造成。并提出解決辦法。

隔離開關 分布電容 繼電器

1 引言

在某站500千伏隔隔離開關新裝調試過程中，二次工作人員發現有多把隔離開關的控制、閉鎖回路中有強烈感應電干擾現象，很多隔離開關的分、合閘接觸器接點有抖動現象，在解鎖條件滿足的情況下，個別隔離開關會出現自動分合的現象。

2 問題的具體現象

(1)微型繼電器頻繁抖動。當SA1切至“近控”位置，而解鎖條件未滿足時，按分、合閘按鈕SB1、SB2，分/合閘微型繼電器KA5、KA6的接點有抖動現象，現場測得接觸器線圈兩端電壓為交流20V至70V不等，接點抖動頻率較高。

(2)“記憶”效應。在反復進行試驗后發現，當解鎖條件不滿足的情況下而不操作KK(或控制室監控系統不發操作命令)時，則無隔離開關自動分合的現象。只有當解鎖條件不滿足而又操作過KK(或控制室監控系統發操作命令)時，就會出現隔離開關和接地隔離開關自動分合的現象。用萬用表測量感應電壓，不操作時電壓較低，僅為交流50V左右；操作后電壓較高，為交流150V左右，且對地放電無法消除，好像操作過KK開關后，產生了“記憶效應”，這對系統網架的安全運行是十分不利的。

隔離開關操作回路電纜的分布電容圖

表1 分布電容的容量及接觸器參數

3 對隔離開關問題的檢查

為發現問題原因，首先與以往其他工程進行了比較，新裝間隔有2個明顯特點：

(1)改造工程沒有采用就地保護小室的布局，最遠端的一隔離開關二次遙控電纜長約1100米。

(2)該批隔離開關廠方對KA5、KA6分、合閘繼電器重新選型，降低了動作功率(4.5VA)從而改變了回路參數。

二次工作人員隨后對整個控制回路進行了全面排查：

(1)檢查二次回路，在反復試驗、多次核對回路，排除二次回路問題。

(2)檢查了整個隔離開關回路的絕緣，未發現任何異常情況，因此絕緣原因被排除。

(3)檢查了所有電纜的接地系統，確認所有電纜屏蔽層接地良好后斷開所有交直流電源，用數字萬用表測試每根電纜芯的對地電壓，最高的一根僅10V左右，這個電壓根本不可能使任何一個繼電器動作。

(4)檢查了所有隔離開關的驅動電機回路，沒有一個是與控制電纜并用一根電纜的。考慮到電感儲能W＝1/2·L·i2，電纜的自感系數L很小，時間常數極短，且要電流很大才能引起干擾，不能解釋接觸器抖動與“記憶效應”的現象，電纜的自感作用也被排除。

(5)用數字萬用表試著測試889回路對地電容，竟然有0.2μF，則容抗Xc=1/(2лfC)＝16KΩ，與微型繼電器線圈阻值接近，使KA5、KA6抖動甚至動作是完全有可能的。感應電干擾的根本原因很可能是電纜間的分布電容。

4 對隔離開關問題的解釋

首先根據操作回路圖(見附圖一)畫出整個隔離開關操作回路電纜的分布電容圖，其中QK為遠/近控切換開關，KK為分/合閘開關，SB2為機構箱內合閘按鈕。如圖所示(分閘回路完全一樣)測得了這些電容的容量(如表1所示)。

下面試圖從原理上對問題進行分析：

(1)近控位置KA5、KA6抖動的原因：如圖所示，當SA1切至近控，按下SB，此時雖然零相的閉鎖接點未開放，但889到測控單元的長電纜的分布電容卻串在KA5、KA6與大地間，該電容用萬用表測得有0.2μF左右，此時KA5、KA6等于并在901對889的電纜電容C4兩端，(C4約0.4μF)，由于KA5、KA6的接點未閉合時磁阻很大，KA5、KA 6的電感小，電阻大，根據電路原理估算約有10至50V(實測KA5、KA6的端壓約20至70V)，KA5、KA6在C5的分布電容作用下產生抖動。

(2)操作KK后KK復位，此時KA5、KA6只與C2、C5、C7有關。由于C2容量大，當手動操作KK時等于給C2充了電，由于沒有其它放電回路，C2的電壓一直被保留，當解鎖后C5、C7被短掉，C2的電荷就通過KA5、6放電，使KA5、6誤動。最后的幾次實驗證實了這一分析，共做了約7次實驗，其中有4次出現隔離開關自動合分的現象。

5 結語

通過分析可以看出上述繼電器抖動、自動分合閘現象均由電纜分布電容和接觸器KA5、KA6共同作用產生，而電纜分布電容又是固定的，因此只有改進KA5與KA6，使其動作功率加大。對KA5、KA6并聯電阻看起來最為簡單卻埋下隱患。因為斷線、元件損壞是有可能發生的，而KA5、KA6必將誤動，對于這種無法預控的情況必將引發嚴重后果。因此必須從根本上進行解決——對KA5、KA6重新選型。

6 現場驗證

(1)對KA5、KA6并聯2KΩ、20W電阻。現場觀察，確實可以消除上述問題。但如上所述，只能作為臨時補救措施，不可長期使用。

(2)重新選配了MOLLER繼電器，根據其提供的參數看動作功率達到22VA，而FINDER繼電器動作功率只有4.5VA，兩相比較已有了較大提高。到現場進行更換驗證，更換前FINDER繼電器抖動現象明顯，更換為MOLLER繼電器后之前的異常現象全部消失。

[1]國家電力調度通信中心編.電力系統繼電保護實用技術問答.北京:中國電力出版社,1999．

[2]邱關源著.電路原理.北京:高等教育出版社,2002．

王棟(1980—),男,工程師,上海交通大學電子信息與電氣工程學院,從事超高壓變電檢修工作。