西門子3AP1-F1斷路器控制回路問題分析

龍躍達

（廣西電網公司桂林供電局，廣西 桂林 541002）

西門子3AP1-F1斷路器控制回路問題分析

龍躍達

（廣西電網公司桂林供電局，廣西 桂林 541002）

針對西門子3AP1-F1斷路器控制回路異常的問題，介紹了3AP1-F1斷路器控制原理，分析了斷路器的控制原理和合閘回路中存在的問題，提出了2種改進措施，并驗證了改進措施的有效性。

斷路器；合閘；控制回路

0 引言

西門子3AP1-F1斷路器是采用SF6氣體滅弧、帶彈簧儲能機構的三相分相斷路器，是適用于220 kV電壓等級的常用斷路器，現已普遍使用于廣西電網。

2013-11-09，某變電站220 kV某線226間隔監控改造期間，變電檢修人員發現，斷路器處于合閘位置且斷路器彈簧未儲能時，分閘指示燈亮但監控后臺并未發“控制回路斷線”信號。根據此異常狀況，檢修人員發現3AP1-F1斷路器合閘回路中沒有串接彈簧儲能接點，導致在彈簧未儲能時斷路器合閘回路未斷開，合閘線圈長期帶電，損壞合閘線圈及操作箱插件。現場人員對控制回路存在的問題進行分析，并提出了相應的改進措施。

1 3AP1-F1斷路器控制原理

當斷路器二次回路與保護裝置連接時，會出現各自二次回路(如防跳回路，分、合閘閉鎖回路等)設計功能的重疊元件，這就存在實際使用時如何根據系統需要進行選擇的問題。通常在解決此類問題時，應遵循安全、可靠、穩定的原則，保證分、合閘回路能正確操作，實現開關分、合閘可靠閉鎖，同時方便運行人員正常監視及故障判斷。

根據上述原則，運行人員可根據需要，選擇某個回路，采用某種接線，增減某個元件。根據上級公司系統運行部相關文件要求：在220 kV防跳回路中，應將使用開關本體進行遠方操作(保護動作)的防跳回路改用開關操作箱的防跳回路。

西門子3AP1-F1型三相分相開關的A，B，C三相合閘回路原理接線相同，其中開關機構合閘回路的控制原理如圖1所示。現以B相合閘回路為例：正常操作時，主控室保護裝置操作箱發出合閘命令(7B)至開關機構，若斷路器各項功能正常且滿足合閘條件(彈簧已儲能，無閉鎖回路)，當合閘線圈帶電后，驅動操作機構進行合閘。

分閘回路的控制原理與合閘回路的控制原理相同。當開關合閘后進行彈簧儲能時，B相馬達控制繼電器常開接點K9LB(53-54)接通，此時跳位監視回路經K75LB就地防跳回路導通，導致開關分閘位置燈與合閘位置燈同時亮，直至彈簧儲能完成，B相馬達控制繼電器常開接點K9LB(53-54)斷開后，開關分閘位置燈才熄滅。當開關分、合閘燈同時亮時，值班員無法實時判斷開關的實際位置，因操作箱內已有防跳功能，所以必須取消就地防跳功能，只保留操作箱內防跳功能。

2 合閘回路中存在的問題

2.1 問題1

由圖1中虛線框內的接線可以看出，整個機構內合閘回路并未串接開關彈簧儲能完成相關接點，因此當開關處于彈簧未儲能時，機構內合閘回路仍導通。若此時進行開關手動合閘操作或保護動作重合閘，1SHJ或ZHJ繼電器動作(見圖2)，1SHJ或ZHJ常開接點導通，啟動SHJb繼電器。SHJb常開接點接通后保持合閘回路通電，直至開關合閘完畢，開關輔助接點斷開。由于彈簧并未儲能，開關無法進行合閘，而操作箱內合閘回路具有自保持功能，在開關未合上的情況下，回路長時間帶電會導致開關機構箱合閘線圈及操作箱內插件燒壞。

2.2 問題2

如恢復斷路器本體防跳回路，在開關處于彈簧未儲能的狀態下，儲能馬達控制繼電器會動作儲能。當儲能電源(交流)無電源時，經過延時，儲能馬達控制繼電器發儲能超時，同時斷開儲能回路。由于此時合閘回路導通，若進行開關手動合閘操作或保護動作重合閘，則1SHJ或ZHJ繼電器動作，1SHJ或ZHJ常開接點導通，啟動SHJb繼電器。SHJb常開接點接通后保持合閘回路通電，直至開關合閘完畢，開關輔助接點斷開。由于彈簧并未儲能，開關無法進行合閘；而操作箱內合閘回路具有自保持功能，在開關未合上的情況下，回路長時間保持通電，會導致開關機構箱合閘線圈及操作箱內插件燒壞。

綜合上述，無論采用操作箱防跳功能，還是斷路器機構本體防跳回路，均存在彈簧未儲能且斷路器在合閘位置時，出現分合閘回路均導通、紅綠燈同時亮導致不能正常監視控制回路的問題。在此情況下進行開關傳動試驗、分閘試驗，均會導致開關機構箱合閘線圈及操作箱內插件燒壞。

3 改進措施

圖1 B相機構內合閘回路原理

圖2 合閘時1SHJ或ZHJ繼電器動作示意

針對上述安全隱患，該變電站組織檢修班組人員集體討論、分析，制定了2套解決方案。

3.1 方案1

在圖1所示的K75(就地防跳繼電器72號端子)與K10(SF6總閉鎖繼電器3號端子)之間，串入圖3中所示的三相合閘彈簧儲能完成接點。這樣，在開關彈簧未儲能的條件下就能切斷合閘回路，避免出現開關合閘造成合閘，線圈或保護插件損壞，確保設備安全運行。

圖3 三相合閘彈簧儲能完成接點

3.2 方案2

在儲能馬達控制回路上增加三相儲能閉鎖繼電器，其控制原理如圖4所示。在馬達控制回路上增加三相儲能閉鎖繼電器K15，并在合閘回路上串接三相彈簧儲能閉鎖繼電器常閉接點，串接點如圖5所示。回路改進后，在開關進行彈簧儲能時，K15動作切斷合閘回路直至彈簧儲能完成；K15復歸后，合閘回路導通。這樣即可保證控制回路的良好運行，又可保障設備的可靠運行。

圖4 方案2的控制原理

圖5 B相合閘回路

1 國家電力調度通信中心．電力系統繼電保護實用技術問答(第二版)[M]．北京：中國電力出版社，1999．

2014-10-16。

龍躍達(1981-)，男，工程師，主要從事繼電保護運行維護與管理，email：long_yd.glg@gx.csg.cn。