一起開關控制回路斷線異常信號的處理及分析

伍太萍，朱麗華，廖言寶，程 正

（1.國網江西省電力公司，江西南昌 330077；2.國網江西省電力公司檢修分公司，江西南昌 330096；3.國網江西省電力科學研究院，江西南昌 330096）

0 引言

某500 kV 變電站一起開關合閘狀態下控制回路斷線的實例，對控制回路斷線、壓力低禁止操作等開關控制回路和機構的異常信號產生原因進行了詳細的分析，并提出了改進措施和建議。

國家電網公司實行“調控一體化”和變電站無人值班后，當無人值班站發生設備故障或異常時，調控中心值班監控員通知運維站派人至現場檢查，而運維人員趕至現場時間受交通因素、天氣狀況等影響，相比變電站有人值班降低了故障處置效率。為了充分發揮調控一體化建設成效，提升電網應急處置效率，加快恢復故障停運線路，值班監控員在線路故障停運后，變電運維人員到達現場前，應立即收集監控告警、故障錄波和工業視頻等相關信息，對線路故障情況進行初步分析判斷，并及時向調度員匯報站內設備是否具備線路遠方試送操作條件。因此，當電網或設備發生故障時，監控員對監控信號的分析判斷能力，對準確和快速處理故障有著重大的影響。

開關控制回路斷線，是一種較常見的開關設備故障，嚴重威脅電網的安全運行。特別是開關在合閘狀態下發生控制回路斷線，若不及時處理，當電網或設備故障保護出口時，開關拒動將造成越級跳閘，導致事故范圍擴大。因此，監控員應熟悉開關控制回路，了解常見的控制回路斷線的原因。本文通過

1 異常情況處理

2014年2月23日09時42分05秒江西省調監控系統異常音響動作，某500 kV變電站報出以下異常信號：

220 kV甲線214開關控制回路斷線；

220 kV甲線214開關壓力低禁止操作；

220 kV 甲線RCS901B 縱聯方向保護合閘壓力降低；

220 kV 甲線CSL101B 縱聯距離保護低氣壓開入。

相關設備情況：220 kV 甲線保護配置有高頻閉鎖保護CSL-101B（北京四方）、方向高頻保護RCS-901B（南京南瑞）、操作箱CZX-12R（南京南瑞）；214開關：河南平高LW10B-252W，液壓機構。

值班監控員發現監控異常信號后通知運維站派人至現場檢查，運維人員檢查發現：214開關SF6壓力和液壓均正常，開關操作箱第一組“OP”燈不亮，第二組“OP”燈亮；開關第一組和第二組控制電源空氣開關均在合位；甲線高頻閉鎖保護CSL-101B 裝置“充電”燈滅，液晶顯示低氣壓開入；方向高頻保護RCS-901B 裝置“充電”燈滅，液晶顯示合閘壓力降低。通過檢查情況可以判斷214 開關第一組控制回路斷線。此時214 開關第一跳閘回路不能進行分閘和保護跳閘，而第二跳閘回路正常，開關收到保護單跳出口命令后將直接三跳不重合。于是調度員通知現場立即查找故障點并盡快恢復。

2 故障原因分析

常見開關控制回路斷線的原因有：1）控制電源消失，如空開跳開；2）分合閘位置繼電器故障；3）SF6氣壓低閉鎖；4）彈簧機構彈簧未儲能；5）液壓機構油壓低閉鎖分（合）閘；6）開關輔助接點接觸不良；7）分合閘線圈燒毀；8）控制回路端子接線松動；9）控制回路斷線，如連接線燒毀。因214 開關SF6壓力和液壓均正常，可判斷控制回路斷線由二次回路異常或電源消失引起。

異常發生時，變電站現場有220 kV 乙線保護裝置改造的檢修工作，運維人員到現場后通知檢修人員立即停止工作。因檢修人員在保護小室直流分屏I后對乙線保護裝置電源端子處進行過拆接線工作，于是對端子接線情況進行檢查，發現214開關第一組控制電源的端子在拆接線端子的正上方，且控制電源的正極電纜端子存在松動。在對端子進行緊固后異常現象消除，監控異常信號返回，因此可確定此次異常為214開關第一組控制電源的端子松動引起。

3 異常信號分析

3.1 控制回路斷線信號分析

如圖1所示，開關控制回路斷線信號現場未短接未合并前，第一組控制回路斷線信號回路是由第一組跳閘回路的合閘位置繼電器（11HWJa、11HWJb、11HWJc）常閉接點與合閘回路的跳閘位置繼電器（3TWJa、3TWJb、3TWJc）常閉接點串聯組成；第二組控制回路斷線信號回路是由第二組跳閘回路的合閘位置繼電器（21HWJa、21HWJb、21HWJc）常閉接點與合閘回路的跳閘位置繼電器常閉接點串聯組成。

圖1 開關信號回路

開關正常運行時，防跳繼電器不動作，遠近控切換開關在“遠控”位置，即圖2 中SPT 接點和防跳KF常閉接點均閉合。開關在合位時，圖2中A相跳位監視回路中開關輔助接點Q1 常閉接點打開，1TWJa 繼電器失壓；A相合位監視1和2回路中Q1常開接點閉合，11HWJa 和21HWJa 繼電器動作。因此圖1 中1TWJa 常閉接點閉合，11HWJa 和21HWJa 常閉接點打開，控制回路斷線信號回路未接通（以A 相為例，B、C相同理），不發控制回路斷線信號。

圖2 開關跳合閘和電源監視回路

此次異常中開關第一組控制電源正極電纜接線松動導致第一組控制電源消失，圖2中QS1+和QS1-之間電壓差為零，11HWJa和1TWJa繼電器失壓，圖1中11HWJa和1TWJa常閉接點閉合，雖21HWJa常閉接點打開，但因現場接線時將第一、二組控制回路斷線信號回路短接，監控發“開關控制回路斷線”信號。

3.2 壓力低禁止操作信號分析

如圖1所示，壓力低禁止操作信號現場未短接合并前，壓力監視分為壓力低禁止跳閘、壓力低禁止合閘、壓力低禁止重合閘、壓力低禁止操作四個信號。下面對以上四個信號的產生原因分別進行介紹：

1）當任一相開關液壓低于分閘閉鎖值19.5 MPa時，圖3中相應的KP1、KP2接點閉合，11YJJ、12YJJ繼電器失壓，閉鎖開關分合閘，同時圖1中的11YJJ常閉接點閉合，發“壓力低禁止跳閘”信號。

2）當任一相開關液壓低于合閘閉鎖值21.5 MPa時，圖3中相應的KP3接點閉合，3YJJ繼電器失壓，閉鎖開關合閘，同時圖1中的3YJJ常閉接點閉合，發“壓力低禁止合閘”信號。

3）當任一相開關液壓低于重合閘閉鎖值23.5 MPa時，圖3 中相應的KP4 接點閉合，21YJJ、21YJJ……、22YJJ繼電器失壓，閉鎖開關重合閘，同時圖1中的22YJJ常閉接點閉合，發“壓力低禁止重合閘”信號。

圖3 開關壓力監視回路

4）當任一相開關SF6壓力低于閉鎖值0.5 Mpa時，圖3中相應的KD2接點閉合，4YJJ繼電器動作，4YJJ常開接點閉合，使得11YJJ、12YJJ繼電器失壓，閉鎖開關分合閘。同時圖1中4YJJ常開接點和11YJJ常閉接點閉合，發“壓力低禁止操作”和“壓力低禁止跳閘”信號。因壓力閉鎖回路電源與第一組控制電源共用，此次異常中第一組控制電源消失，使得圖3中的11YJJ、12YJJ、21YJJ、21YJJ、22YJJ、3YJJ繼電器失壓，圖1中相應常閉接點閉合，雖4YJJ常開接點打開，但現場接線時將四個信號回路短接合并，于是監控發“壓力低禁止操作”信號。

3.3 保護裝置低氣壓開入和合閘壓力降低信號分析

214開關第一組控制電源消失，圖3中的21YJJ繼電器失壓后，開入至兩套線路保護裝置壓力低閉鎖重合閘回路的21YJJ常閉接點閉合，閉鎖重合閘，同時合閘回路失電，單相故障時，保護三跳不重。因此，兩套線路保護裝置發“低氣壓開入”和“合閘壓力降低”信號。

4 改進措施與建議

1）對變電站合并、缺失信號參照《國網典型信息表》進行排查和整改。

對合并的開關控制回路斷線和壓力低禁止操作信號回路進行改造，開關控制回路斷線應分為第一組和第二組控制回路斷線兩個信號，壓力低禁止操作應分為壓力低禁止重合閘、壓力低禁止合閘、壓力低禁止跳閘、SF6壓力低禁止操作四個信號。開關第一組控制回路斷線時，第二組跳閘回路可正常分閘和保護跳閘，開關收到保護跳閘命令后直接三跳不重合；第二組控制回路斷線時，開關可正常分合閘、保護跳閘和重合閘；若兩組控制回路均斷線時，開關不能進行分合閘和保護跳閘，必須盡快隔離，以免發生故障時開關拒動，擴大事故范圍。開關液壓降低按壓力值的大小順序分為以下三個階段：禁止重合閘、禁止合閘、禁止跳閘，SF6壓力低閉鎖則同時禁止重合閘、合閘和跳閘，這四個信號的異常情況對應著不同的故障處理方法。變電站無人值班后，當監控發出開關控制回路斷線或壓力低禁止操作的合并信號后，運維人員又不能及時趕至現場檢查時，調控人員不能及時準確分析判斷異常情況和可能導致的后果，嚴重影響了故障處理的效率和準確性。

對控制電源監視信號回路未接線和無控制電源監視回路的開關進行整改，增加開關控制電源消失信號，對于雙跳圈的開關還應分別提供第一組和第二組控制電源消失的信號。若開關控制電源消失和開關控制回路斷線信號同時出現，則可確定異常是控制電源消失引起，運維人員至現場后可重點檢查控制電源空開是否跳開或控制電源是否斷線。本文案例中因控制電源消失信號現場未接線，發出控制回路斷線的同時未發出控制電源消失信號，于是運維人員著重檢查了開關液壓和SF6壓力，把檢查重點放在開關的控制回路而非電源回路，不利于故障的快速判斷和定位，延長了異常處理的時間。

2）加強監控人員和運維人員的業務培訓。

調控一體化和無人值班實行后，對調控人員和運維人員提出了新的挑戰，故障處置需要調度、監控和運維人員三方的密切配合，任何環節出現問題都會影響整個故障處置的效率和準確性。應定期組織監控員到現場培訓，熟悉現場設備及相關二次回路，提高監控員對監控信號的分析判斷能力。運維人員應熟悉所轄各無人站現場設備情況，清楚各信號出現時現場對應的檢查內容，快速準確地進行檢查并及時將檢查結果向調度員和監控員匯報。

[1]熊啟新，汪旭峰，彭淑明.變電站二次回路識圖與分析[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]張希泰，陳康龍.二次回路識圖及故障查找與處理[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[3]王國光.變電站綜合自動化系統二次回路及運行維護[M].北京：中國電力出版社，2006.

[4]龐燕梅.220 kV斷路器控制回路斷線的原因及判斷[J].北京電力高等專科學校學報，2012，03：85-86.