斷路器分、合閘回路監(jiān)視功能的改進(jìn)

付振強(qiáng)，王 舒，胡宇先，齊志銘

（1.國網(wǎng)鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114001；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修公司，遼寧 沈陽 110006）

經(jīng)驗(yàn)交流

斷路器分、合閘回路監(jiān)視功能的改進(jìn)

付振強(qiáng)1，王 舒1，胡宇先1，齊志銘2

（1.國網(wǎng)鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114001；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修公司，遼寧 沈陽 110006）

通過對標(biāo)準(zhǔn)斷路器操作回路監(jiān)視功能的改進(jìn)，解決了其不能全時(shí)段、全工況對操作回路進(jìn)行監(jiān)視的問題，避免了特定狀態(tài)下控制回路斷線時(shí)不發(fā)報(bào)警信號，保證了斷路器動作的可靠性。

斷路器；分閘回路；合閘回路；監(jiān)視回路；直流斷線

隨著電網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，對相應(yīng)電力設(shè)備的安全性、可靠性及穩(wěn)定性要求越來越高。近年來，智能化變電站、無人值守變電站等應(yīng)用廣泛，對一次設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性的要求更高，這不僅包括設(shè)備本身的穩(wěn)定性和可靠性，還包括二次控制部分的穩(wěn)定性和可靠性。

電力系統(tǒng)的控制對象主要包括斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備，其中斷路器是用來連接、控制電力系統(tǒng)設(shè)備及線路的關(guān)鍵設(shè)備之一［1］，其可靠動作對保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要，只有其可靠動作，正確執(zhí)行繼電保護(hù)及自動裝置的命令，才能在電力系統(tǒng)故障時(shí)避免事故的發(fā)生，減少事故的蔓延和擴(kuò)大［2］。

在斷路器故障中，二次控制部分故障率占總故障率的75%以上，是主要的故障源［3］。因此，要保證斷路器的穩(wěn)定性，首先要提高二次控制部分的穩(wěn)定性。斷路器操作回路在繼電保護(hù)設(shè)備中起著輔助和保護(hù)的作用，是保護(hù)裝置與斷路器之間的接口裝置［4］，合理設(shè)計(jì)斷路器操作回路能顯著提高斷路器動作的正確性和可靠性。為提高供電質(zhì)量，準(zhǔn)確掌握斷路器運(yùn)行狀態(tài)，對二次控制回路中的分、合閘主回路必須進(jìn)行在線監(jiān)視，以確保二次控制回路操作的可靠性，保證保護(hù)正確動作［5－6］。

1 標(biāo)準(zhǔn)斷路器操作回路

1.1 操作回路原理

標(biāo)準(zhǔn)斷路器操作回路原理圖如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)斷路器操作回路原理圖

當(dāng)斷路器處于合閘位置時(shí)，斷路器輔助接點(diǎn)的常開觸點(diǎn)DL閉合，如果合閘位置繼電器HWJ勵磁，說明包括輔助接點(diǎn)、分閘線圈及連接回路良好，合閘位置繼電器HWJ經(jīng)分閘線圈TQ、斷路器輔助常開觸點(diǎn)DL形成回路，即可監(jiān)視分閘線圈，整個(gè)分閘回路處于合閘位置繼電器HWJ的監(jiān)視之中。此時(shí)，斷路器輔助接點(diǎn)中的常閉觸點(diǎn)DL處于分位，斷開了斷路器的合閘線圈回路，分閘位置繼電器TWJ回路處在斷開狀態(tài)，分閘位置繼電器TWJ處于失磁狀態(tài)。

當(dāng)斷路器處于分閘位置時(shí)，斷路器輔助接點(diǎn)的常閉觸點(diǎn)DL閉合，如果分閘位置繼電器TWJ勵磁，說明包括輔助接點(diǎn)、合閘線圈及其連接回路良好，分閘位置繼電器TWJ經(jīng)合閘線圈HQ、斷路器常閉觸點(diǎn)DL形成回路，即可監(jiān)視合閘線圈，整個(gè)合閘回路處于分閘位置繼電器TWJ的監(jiān)視之中。此時(shí)，斷路器輔助接點(diǎn)中的常開觸點(diǎn)DL應(yīng)分開，斷開斷路器分閘線圈回路，合閘位置繼電器HWJ回路處在斷開狀態(tài)，合閘位置繼電器HWJ處于失磁狀態(tài)。

在正常情況下，斷路器在合閘位置時(shí)合閘位置繼電器HWJ監(jiān)視分閘回路，分閘位置時(shí)分閘位置繼電器TWJ監(jiān)視合閘回路。

當(dāng)斷路器處于分閘位置時(shí)，分閘位置繼電器TWJ動作，合閘位置繼電器HWJ不動作，若合閘回路發(fā)生斷線，則分閘位置繼電器TWJ返回。當(dāng)斷路器處于合閘位置時(shí)，合閘位置繼電器HWJ動作，分閘位置繼電器TWJ不動作，若分閘回路發(fā)生斷線，則合閘位置繼電器HWJ返回。由此可知，分閘位置繼電器TWJ和合閘位置繼電器HWJ本身具備監(jiān)視分、合閘回路的特性［7－8］，因此，可將分閘位置繼電器TWJ和合閘位置繼電器HWJ常閉觸點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成直流斷線報(bào)警回路。

1.2 分、合閘回路監(jiān)視功能存在的問題

當(dāng)斷路器處于合閘位置時(shí)，合閘線圈HQ的狀態(tài)失去監(jiān)視。對于合閘回路，如果此時(shí)斷路器輔助接點(diǎn)中的常閉觸點(diǎn)DL至直流負(fù)02之間的合閘線圈HQ及連接回路出現(xiàn)斷線，則標(biāo)準(zhǔn)的斷路器操作回路對此沒有監(jiān)視能力，一旦出現(xiàn)上述斷線，當(dāng)故障分閘后斷路器勢必失去重新合閘的能力。

當(dāng)斷路器處于分閘位置時(shí)，分閘線圈TQ的狀態(tài)失去監(jiān)視。對于分閘回路，如果此時(shí)斷路器輔助接點(diǎn)中的常開觸點(diǎn)DL至直流負(fù)02之間的分閘線圈TQ及其連接回路出現(xiàn)斷線，則標(biāo)準(zhǔn)的斷路器操作回路對此沒有監(jiān)視能力，一旦出現(xiàn)上述斷線，當(dāng)斷路器合閘到故障相時(shí)，斷路器將失去分閘能力，比失去合閘能力后果更嚴(yán)重。

標(biāo)準(zhǔn)斷路器操作回路中，合閘位置繼電器HWJ不能監(jiān)視常開觸點(diǎn)DL至直流負(fù)02之間的分閘線圈TQ及連接回路是否出現(xiàn)斷線，分閘位置繼電器TWJ不能監(jiān)視常閉觸點(diǎn)DL至直流負(fù)02之間的合閘線圈HQ及連接回路是否出現(xiàn)斷線。一旦出現(xiàn)上述故障，均將造成嚴(yán)重的后果，因此，需對標(biāo)準(zhǔn)斷路器操作回路進(jìn)行改進(jìn)。

1.3 操作回路斷線的危害

正常情況下斷路器在合位時(shí)，合閘位置繼電器HWJ監(jiān)視分閘回路，斷路器在分位時(shí)，分閘位置繼電器TWJ監(jiān)視合閘回路。但斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)無法監(jiān)視合閘回路，處于分閘狀態(tài)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)無法監(jiān)視分閘回路，上述情況下發(fā)生操作回路斷線不能及時(shí)報(bào)警，系統(tǒng)發(fā)生故障將造成斷路器拒分或拒合事故。

斷路器處于合閘位置正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，當(dāng)斷路器合閘回路發(fā)生斷線，正常監(jiān)視回路不發(fā)報(bào)警信號，如果線路發(fā)生故障保護(hù)動作跳開斷路器后，自動重合閘動作及手動合閘都不能將斷路器合閘，恢復(fù)線路供電，甚至造成變電站全停事故，系統(tǒng)曾發(fā)生過此類事故。斷路器處于熱備用狀態(tài)或準(zhǔn)備合閘送電時(shí)，斷路器分閘回路發(fā)生斷線，正常監(jiān)視回路不發(fā)報(bào)警信號，如果斷路器合閘送電發(fā)生故障，此時(shí)保護(hù)動作，但斷路器不能跳閘，將導(dǎo)致越級跳閘擴(kuò)大事故，甚至造成電網(wǎng)失穩(wěn)等情況。

2 改進(jìn)斷路器操作回路

標(biāo)準(zhǔn)斷路器操作回路監(jiān)視功能存在一系列問題，為避免斷路器在關(guān)鍵時(shí)刻無法合閘或分閘而造成電網(wǎng)失穩(wěn)，在斷路器處于某種狀態(tài)時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)該狀態(tài)控制回路是否斷線。因此，對圖1相關(guān)回路進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的斷路器操作回路原理圖如圖2所示。

圖2 改進(jìn)斷路器操作回路原理圖

2.1 改進(jìn)后的斷路器合閘線圈監(jiān)視回路

在與合閘線圈HQ串聯(lián)的斷路器輔助接點(diǎn)常閉觸點(diǎn)DL上，并聯(lián)了由HJJ及限流電阻RHJJ串聯(lián)組成的合閘線圈回路。

當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，與合閘線圈HQ串聯(lián)的DL常閉觸點(diǎn)接通，HJJ被DL常閉觸點(diǎn)短路，相當(dāng)于處于失磁狀態(tài)。此時(shí)，由分閘位置繼電器TWJ監(jiān)視合閘回路。如果分閘位置繼電器TWJ失磁，說明合閘回路存在斷線情況，應(yīng)發(fā)出直流斷線警報(bào)。

當(dāng)斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，與分閘線圈TQ串聯(lián)的DL常開觸點(diǎn)斷開。當(dāng)分閘回路處于正常狀態(tài)時(shí)，HJJ應(yīng)處于勵磁狀態(tài)。DL常閉觸點(diǎn)斷開后，要求分閘位置繼電器TWJ必須失磁。因此，要求分閘位置繼電器TWJ與HJJ串聯(lián)工作時(shí)，分閘位置繼電器TWJ必須處于失磁狀態(tài)。當(dāng)合閘回路出現(xiàn)斷線時(shí)，HJJ因回路斷線而處于失磁狀態(tài)，應(yīng)發(fā)出直流斷線警報(bào)。

2.2 改進(jìn)后的斷路器分閘線圈監(jiān)視回路

在與分閘線圈TQ串聯(lián)的斷路器輔助常開觸點(diǎn)DL上，并聯(lián)了由HJJ及限流電阻RHJJ串聯(lián)組成的分閘線圈回路。

當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，與分閘線圈TQ串聯(lián)的DL常開觸點(diǎn)接通，TJJ被DL常開觸點(diǎn)短路，相當(dāng)于處于失磁狀態(tài)。此時(shí)，由合閘位置繼電器HWJ監(jiān)視合閘回路。如果合閘位置繼電器HWJ失磁，說明分閘回路存在斷線情況，應(yīng)發(fā)出直流斷線警報(bào)。

當(dāng)斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，與分閘線圈TQ串聯(lián)的DL常開觸點(diǎn)斷開。當(dāng)分閘回路處于正常狀態(tài)時(shí)，TJJ應(yīng)處于勵磁狀態(tài)。DL常開觸點(diǎn)斷開后，要求合閘位置繼電器HWJ必須失磁。因此，要求合閘位置繼電器HWJ與TJJ串聯(lián)工作時(shí)，合閘位置繼電器HWJ必須處于失磁狀態(tài)。當(dāng)分閘回路出現(xiàn)斷線時(shí)，TJJ因回路斷線而處于失磁狀態(tài)，應(yīng)發(fā)出直流斷線警報(bào)。

通過對分、合閘線圈監(jiān)視功能的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了斷路器處于合閘位置或分閘位置時(shí)均能對斷路器操作回路斷線進(jìn)行監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)了對斷路器分、合閘線圈的全時(shí)段、全工況的監(jiān)視。通過實(shí)時(shí)了解分、合閘操作回路狀況，有效避免了標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)視回路在斷路器合閘時(shí)只能監(jiān)視分閘回路、分閘時(shí)只能監(jiān)視合閘回路，防止斷路器在合閘狀態(tài)時(shí)合閘回路有故障及在分閘狀態(tài)時(shí)分閘回路有故障不能及時(shí)發(fā)報(bào)警信號，保證了斷路器可靠正確動作。

3 結(jié)束語

高壓斷路器操作回路的穩(wěn)定性和可靠性關(guān)系到斷路器動作的正確性，操作回路異常將造成斷路器無法及時(shí)分、合閘，進(jìn)而對電網(wǎng)產(chǎn)生較大影響，因此，設(shè)計(jì)具備全時(shí)段、全工況監(jiān)視功能的分、合閘操作回路，提前發(fā)現(xiàn)操作回路存在的異常，具有非常重要的意義。本文以高壓斷路器分、合閘線圈回路為例，分析了目前高壓斷路器分、合閘線圈監(jiān)控功能存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，針對該問題提出了相應(yīng)的解決辦法。通過對監(jiān)視回路的優(yōu)化和改進(jìn)，使監(jiān)視功能更完善，能幫助運(yùn)行人員判斷分析絕大部分操作回路異常情況，并及時(shí)采取措施，避免造成電力安全事件，保證斷路器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。

［1］ 周華良，夏 雨，鄒志楊.帶分閘回路監(jiān)視的斷路器操作回路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.江蘇電機(jī)工程，2011，30（6）：41－44.

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Improvement on Monitoring Function of Breaker Tripping and Closing Loop

FU Zhen?qiang1，WANG Shu1，HU Yu?xian1，QI Zhi?ming2
（1.State Grid Anshan Electric Power Supply Company，Anshan，Liaoning 114001，China；2.State Grid Liaoning Maintenance Company，Shenyang，Liaoning 110006，China）

In this paper，the monitoring function of breaker＇s operation circuit is improved to solve the problems which can not whole time，all condition monitoring for circuit.It avoids no alarm signal under specific condition，ensuring the reliability operation of the circuit breaker.

Breaker；Tripping loop；Closing loop；Monitoring loop；DC disconnection

TM561

A

1004－7913（2015）10－0039－03

付振強(qiáng)（1962—），男，高級技師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。

2015－06－20）