高壓斷路器控制回路斷線研究

班玉峰

摘 要：高壓斷路器是電網系統中的主要設備，其穩定性與可靠性直接關系到電力系統的安全、穩定運行。高壓斷路器除用于正常切換線路外，還用切斷故障電流。在切斷故障電流時需要繼電保護和斷路器的配合，而近期某一省電力公司反饋，平高生產的配CYT液壓機構斷路器產品與繼電保護不匹配，進行分、合閘操作時，保護發出控制回路斷線信號，影響整個電站的安全、可靠運行。

本文主要對繼電保護發出斷線信號進行研究并給出解決措施。

關鍵詞：斷路器；控制回路斷線；繼電保護；輔助開關

1 控制回路斷線分析

正常情況下，在分閘（或合閘）位置時，斷路器的合閘回路（或分閘回路）處于導通狀態，為斷路器下一次動作做好準備。目前繼電保護對斷路器分、合閘控制回路進行監視，來顯示斷路器動作的可靠性。分、合閘回路通斷的切換是通過輔助開關來實現的，斷路器分、合閘時活塞桿、信號缸帶動輔助開關轉動、切換。

輔助開關的觸點分為常開和常閉兩種觸點，兩種觸點可以根據轉換角度進行切換。為防止控制回路短路、分合閘過程中發生非全相，輔助開關轉動時觸點切換的順序是常閉觸點先斷開、常開觸點后閉合。如圖1所示：輔助開關的切換角度是90°，接觸角度是10°。輔助開關從初始位置轉動10°后，常閉觸點變常開，繼續轉動80°后常開觸點變常閉，輔助開關轉動過程中存在一段70°的行程，在這一行程中2對輔助開關觸點同時處于斷開狀態，而觸點同時斷開的時間與輔助開關轉動速度有關。

兩對輔助開關觸點被接到回路中，斷路器分、合閘過程中就會出現分、合閘回路同時斷線的現象。如上所述，控制回路同時斷線的時間與輔助開關觸點接觸行程及轉換速度有關。如果繼電保護的靈敏度可以監測到斷線信號，就會發出控制回路斷線報警信號。

2 斷線時間研究

上文已經分析影響控制回路斷線的時間有兩個因素，一是觸點接觸角度，二是輔助開關的轉動速度。輔助開關觸點的接觸行程越長，斷線的行程越短。受輔助開關尺寸、觸點爬距以及觸點開斷電流的影響，在轉換角度已定的情況下 ，觸頭的接觸行程不能設計的太長。經開斷試驗和絕緣試驗驗證，轉換角度為90°的輔助開關觸頭斷線角度不能小于60°，否則輔助開關切斷電流時將出現拉弧現象。平高配CYT液壓操動機構的斷路器，控制回路串接信號缸上的輔助開關觸點，通過輔助開關的轉換速度來調節斷路器的合分時間。因此，信號缸上的輔助開關轉動速度不僅影響控制回路斷線時間，也影響斷路器的合分時間。控制回路輔助開關的切換速度，對機構分、合閘時間沒有影響，只影響斷路器的合分時間。以平高CYT液壓機構斷路器為例，在合分時間上下限（50ms-60ms）測量F6系列輔助開關控制回路斷線時間如下：

合分時間51ms時，單分、單合測量數據如表1

合分時間為59ms時，單分、單合測量數據如表2：

從以上數據分析，三次測量的斷線時間數值變化不大，合分時間的變化對控制回路斷線時間影響較小，由于合閘速度慢、時間長，合閘斷線時間比分閘斷線時間長。

為研究不同機構控制回路斷線的時間，對ABB公司生產的HMB-4.3型碟簧機構的斷線時間進行測量，在合分時間上下限測量數據如下：

合分時間下限41ms時，單分、單合測量數據如表3

合分時間上限49ms時，單分、單合測量數據如表4：

從表3、表4中的數據可看出， HMB-4.3型碟簧機構分、合閘過程中存在斷線現象，由于HMB-4.3機構輔助開關通過活塞桿帶動轉動快、斷線時間短。

3 斷線時間與繼電保護匹配研究

控制回路斷線發生在分、合閘過程中，斷路器的分、合閘速度、時間及合分時間在開發產品已經確定。通過數據統計分析，調整分、合閘速度對斷線時間影響不大。為了保證

斷路器的合分時間，輔助開關的轉換速度不易過快，否則會出現合閘過程動觸頭未到位，輔助開關切換、分閘回路導通，斷路器就出現分閘現象。

綜上所述，在斷路器分、合閘過程中出現控制回路斷線是客觀存在的，不能通過調整輔助開關觸點切換順序消除；在保證合分時間的前提下，通過調整斷路器的分、合閘速度，也不能有效縮斷線時間。

根據以上分析，在控制回路斷線不能消除，而斷線時間又不能有效縮短的情況下，需要繼電保護斷路器配合，調長繼電保護分、合閘回路監視的時間，使其覆蓋控制回路斷線時間。

4 控制回路斷線影響分析

控制回路斷線發生在分、合閘過程中且先于分、合閘動作結束，而斷路器連續操作（如重合閘）的前提是上一次分閘（合閘）動作結束后，才具備進行下一次合閘（分閘）的條件。因此，控制回路斷線對斷路器本身的正常操作沒有影響。

繼電保護監測到控制回路斷線時，保護監測電源會出現閃爍，可能對保護產生不良影響。因此，在設計繼電保護保護時，需要考慮控制回路斷線時間，調整監測時間使保護監測不到控制回路斷線信號。

5 結束語

以上研究表明，斷路器操作過程中，發生控制回路斷線是必然存在的現象。即使調整斷路器、輔助開關，斷線時間變化也不能消除和有效縮短，需要調整繼電保護的監測時間，才能解決問題。因此，在變電站設計階段，斷路器生產廠家應將控制回路斷線時間告知設計院或保護生產廠家，根據斷路器的特性設計保護，避免電站交接試驗時保護發出控制回路斷線信號。