西門子3AP1-FI型號斷路器控制回路與保護匹配問題的分析

滕煥秀

(廣西電網有限責任公司崇左供電局，廣西 崇左 532200)

西門子3AP1-FI型號斷路器控制回路與保護匹配問題的分析

滕煥秀

(廣西電網有限責任公司崇左供電局，廣西 崇左 532200)

針對西門子(杭州)3AP1-FI型斷路器控制回路，分析此控制回路設計存在缺陷所導致的保護裝置不一致保護拒動問題，分析對比其他廠家的設計思路。

斷路器；控制回路；非全相；不一致保護拒動

1 引言

隨著電力系統的不斷發展，更多不同廠家的電力設備在電網中使用，斷路器作為不可或缺的具備切斷電弧的電力設備，在電網中起著重要作用；而斷路器的分/合動作則是經二次控制回路驅動分/合閘線圈來完成。繼電保護裝置作為能夠在電力系統發生故障的情況下，發出告警信號或直接向所控制的斷路器發出跳閘、重合閘命令的自動化設備，在電力系統的安全穩定運行起著重要作用，然而繼電保護裝置的功能實現需要對相應開關量進行采集，開關量的采集錯誤會導致保護的拒動或者誤動。非全相運行是三相機構分相操作斷路器在進行合、跳閘過程中，由于某種原因造成一相或兩相斷路器未合好或未跳開的情況；非全相運行對電力系統運行影響很大，斷路器合閘不同期，系統在短時間內處于非全相運行狀態，由于中性點電壓漂移，產生零序電流，將降低保護的靈敏度；由于過電壓，可能引起中性點避雷器爆炸；由于非同期長加大重合閘時間，對系統穩定性不利；而分閘不同期，將延長斷路器燃弧時間，使滅弧室壓力增高，加重斷路器負擔。不同廠家生產的斷路器本身的控制回路在設計上都能夠滿足正常情況下的分/合閘操作，然而在特殊的故障情況下，卻會導致需要與控制回路配合的保護裝置拒動；本文主要分析西門子3AP1-FI型號斷路器控制回路設計上存在的不足情況，以及此不足導致了保護裝置不一致保護功能在特殊故障的情況下發生的拒動現象，同時對比其他斷路器廠家在斷路器回路上的設計思路。

2 西門子3AP1-FI型斷路器控制回路介紹

西門子3AP1-FI型斷路器是采用SF6氣體滅弧、彈簧儲能機構的三相分相斷路器，控制回路采用三相分相分/合閘回路進行控制(如圖1為B相合閘回路)，三相合閘回路中均串接未儲能繼電器接點(-K15接點)，而未儲能繼電器的動作由未儲能行程啟動，然而此型號斷路器采用三相斷路器的未儲能行程(-S16LA、-S16LB、-S16LC接點)并聯后與未儲能繼電器串聯的方法(如圖2為斷路器儲能回路)。斷路器分/合閘過程中正常儲能的情況下，控制回路能夠保證斷路器的正確分/合閘操作；當斷路器未儲能的情況下，-K15繼電器可靠動作切斷斷路器合閘回路，防止操作回路自保持而損壞操作箱內插件或者斷路器內的合閘線圈；而斷路器在合閘動作后，因彈簧機構需要儲能，此時斷路器合閘回路因儲能的原因而斷開大約10s(儲能時間)。

圖1

3 不一致保護功能介紹

本文以南瑞繼保的RCS-923裝置進行說明，RCS-923裝置不一致保護動作的條件為：(1)有非全相位置開入RCS-923裝置，(2)經控制字投退的零序電流或負序電流作為輔助判據；邏輯圖如圖3。

非全相位置則是取A、B、C三相的跳位繼電器(TWJ)常開接點并聯后和并聯的合位繼電器(HWJ)常開接點進行串聯，如圖4；

跳位繼電器(TWJ)和合位繼電器(HWJ)分別對合閘控制回路和分閘控制回路進行監視，當斷路器在合位時跳位繼電器動作，當斷路器在分位時合位繼電器動作，故當斷路器三相均處于合位或者分位時非全相位置是不會開入RCS-923裝置的，只有當斷路器一相或兩相合位(這時兩相或者一相處于分位)時才會有非全相位置開入RCS-923裝置，此時不一致保護才能動作。

圖2

圖3

圖4 非全相位置開入回路

4 不一致保護拒動分析

當線路采用西門子3AP1-FI型斷路器時，斷路器的控制回路與分相操作箱回路的匹配，如果此時不一致保護采用操作箱的TWJ和HWJ繼電器并串聯接點來判非全相位置(如RCS-923,因非全相位置開入為24V弱電，設計一般取操作箱的TWJ和HWJ繼電器并串聯接點)，則在斷路器合閘(重合閘)過程中出現一相或兩相斷路器拒動時，不一致保護拒動的情況。根據圖1、圖2的控制回路和儲能回路進行分析，如果斷路器合閘時只有單相(A相)合閘成功，另外兩相(B、C相)出現拒動時，合閘成功的A相斷路器彈簧處于未儲能狀態，這是A相斷路器進入儲能過程，但這時卻因為A相的未儲能行程動作，致使-K15繼電器動作，此時A、B、C相操作回路中串接的-K15繼電器常閉接點打開，導致B、C相控制回路異常斷開，B、C相控制回路內的TWJ繼電器失電不動作，即使A相的HWJ繼電器正確動作，非全相位置也不能正確開入不一致保護，只有當A相斷路器儲能完成(約10s)，這時B、C相控制回路-K15常閉接點恢復正常，非全相位置才能正確開入不一致保護，不一致保護才能正確動作。

5 其它廠家思路分析

針對分相操作機構的不一致保護問題，結合現場的實際情況，總結有以下兩種情況：

(1) 采用分相操作斷路器的線路，此類斷路器大部分廠家的控制回路設計思路則嚴格按照分相操作、分相關聯、分相儲能、分相閉鎖等獨立設計的原則；而保護廠家的一般思路則是采用弱點的非全相開入，這時也只能采用操作箱的TWJ和HWJ繼電器并串聯接點進行開入；

(2) 采用分相操作斷路器的母聯(一般出現在舊的變電站)，斷路器控制回路的思路也是按照獨立設計的原則，然而在保護上，不一致保護集成于母線保護，如采用弱電開入，此時可采用操作箱接點串并聯進行開入；如采用強電開入，此時則直接采用斷路器輔助斷路器的合位和分位并串聯接點，則排除了其他的影響；

6 總結

由以上分析可知，最重要的問題出在斷路器的控制回路上，既然斷路器為采用分相操作機構的分相斷路器，在設計的原則上就應該遵循著分相獨立的原則，以避免出現不同相的回路中出現相互的干擾；而保護無論是取斷路器的輔助斷路器的接點開入，還是取操作箱內TWJ和HWJ繼電器接點，其原理都是一樣的，在確保各回路都正確工作的情況下是不存在什么影響的，而如果保護裝置同時能夠提供強電的非全相位置開入(取現場輔助斷路器位置)，則對保護的正確動作更是提供另一種保障。

根據分相獨立的原則，西門子3AP1-FI型斷路器的控制回路設計可采用將儲能回路設計成單相獨立的，或者控制回路中的-K15繼電器常閉接點改成未儲能行程接點等。

Analysis of the Control Loop and Protecfion Match of Siemens 3AP1-FI Circuit Breaker

TENG Huan-xiu

(Chongzuo Power Supply Bureau,Guangxi Grid Co.,Ltd.Chongzuo 532200,China)

For the control loop of Siemens 3API-FI circuit breaker,analyze the problem of the faultness on the control loop design,leading to the protection device refusing action,analyze and compare other factory′s design thoght.

circuit breaker; control loop;non-three-phase;atypism protection refusing action

1004-289X(2017)01-0098-03

TM56

B

2016-09-03