ABB HMB-4型機構與保護間配合問題分析

陳吉　張磊　韓筱慧　商小峰　費宇

摘要：ABB HMB-4型機構在現場操作過程中會出現異常報警閉鎖信號，且實際變電站中存在保護重合閘低油壓閉鎖功能不完善的問題。現針對該問題進行詳細分析，指出了造成該問題的根本原因，并提出了解決問題的措施，有利于消除設備隱患，保證電力設備安全運行。

關鍵詞：斷路器;重合閘閉鎖;繼電保護

0 引言

嘉興供電公司所轄220 kV GIS（氣體絕緣）變電站共11座，此外若干變電站使用共9個間隔的220 kV GIS設備，其中斷路器采用ABB公司生產的HMB-4型液壓彈簧機構的數量最多，共計132臺，占GIS使用斷路器機構總量的55%。

HMB-4型機構全稱液壓彈簧操作機構，最早由ABB公司生產，國內西開、泰開等公司也有類似產品。HMB-4型機構集碟簧的機械式儲能與液壓式驅動的優點于一體，碟簧力直接作用于3個儲能活塞上，通過儲能活塞把由彈簧力和彈簧行程表示的機械能轉換成由壓力和體積表示的液壓能，通過高油壓儲能活塞和工作油缸之間的能量傳輸，實現操作機構的快速合分閘操作。

1 問題簡介

在HMB-4型機構中監測模塊是各模塊中的重要組成部分（圖1），通過監測儲能彈簧的行程變化來監測油壓的變化，并發出相應告警閉鎖信號，如圖2所示，在機構未儲能時，重合閘低油壓閉鎖節點43—44為開節點，儲能正常時為閉節點。在運行過程中，該節點與繼電保護之間的配合不當，會造成異常告警信號與重合閘閉鎖功能不完善的問題[1]。

1.1? ? 機構重合閘低油壓異常告警信號

HMB-4型機構在現場操作時經常出現如下報文：“重合閘低油壓報警”“重合閘低油壓閉鎖”，儲能結束后光字復歸。經過多次現場試驗發現，HMB-4型機構在合位時做單分操作，即會出現該報警光字，即分一次后，壓力值降到重合閘低油壓閉鎖壓力值以下。

1.2? ? 保護重合閘閉鎖功能不完善

在檢修過程中，發現多個站存在保護重合閘低油壓閉鎖回路不完善問題：（1）某間隔開關重合閘低油壓閉鎖回路存在寄生，解除后機構提供的重合閘低油壓閉鎖節點與保護所需節點不符（儲能正常時，43—44為閉節點，實際保護需要開節點），現場采用增加重動繼電器對節點取反的方法滿足要求（西安西電提供的LTD-3700R型繼電器WY-000778接線原理圖如圖3所示，K9—K10對應43—44節點）;（2）前進變機構重合閘低油壓閉鎖節點未接入保護，也存在節點不匹配問題，新上間隔有重動繼電器，但未對節點取反，最終采用在保護操作箱對重合閘低油壓閉鎖節點取反的方法滿足要求，舊間隔未進行完善，存在安全隱患[2]。

2 問題分析

2.1? ? 機構重合閘低油壓異常告警信號

如圖4、圖5所示，HMB-4型機構額定壓力（83.5+0.5）mm（碟簧壓縮量），重合閘低油壓閉鎖壓力值（77.5+1）mm，圖4中機構操作一次后其壓力值降至重合閘低油壓閉鎖壓力值以下。

ABB公司證實，HMB-4型機構在設計時，O-CO即重合閘低油壓閉鎖是一個相當高的油位，且監測模塊為固定凸輪設計，無法調節，本身設計沒有問題，關鍵在于成套設備設計方對各節點的應用。

2.2? ? 保護重合閘閉鎖功能不完善分析

現場繼電保護重合閘回路需機構在正常儲能時提供一副開節點，而實際機構提供的重合閘低油壓閉鎖節點為閉節點，有效解決方法即通過重動繼電器對機構重合閘低油壓閉鎖閉節點取反擴展完善[3]。

重合閘啟動方式有兩種：保護啟動、位置不對應啟動。一般采用二者兼用的啟動方式，對于偷跳，可等同于保護跳閘理解。重合閘充電需滿足以下幾個條件：（1）重合閘壓板投入狀態;（2）三相跳位繼電器均動作，即斷路器在合閘位置;（3）沒有斷路器壓力低閉鎖重合閘以及其他外部閉鎖重合閘的輸入;（4）當采用綜合重合閘或三相重合閘方式時，沒有線路TV斷線的信號輸入，當三相跳閘檢線路無壓或檢同期重合閘時要用到線路TV[4]。

分析如下幾種情況：（1）假設斷路器運行于合位，儲能正常，當保護裝置判斷線路故障發出跳閘命令的同時啟動重合閘命令，即在斷路器真正跳閘之前，重合閘功能就已經啟動，因分一次后壓力降低閉鎖重合閘的命令不會對保護重合閘動作產生影響，機構仍能滿足一次合分的操作;（2）假設斷路器運行于合位，未進行任何操作油壓力低于重合閘低油壓閉鎖壓力，已閉鎖保護重合閘，此時線路發生故障，斷路器分閘后，保護重合閘也不會啟動;（3）假設斷路器運行于合位，油壓力低于合閘閉鎖節點，此時斷路器機構的合閘回路閉鎖，機構已不能合閘;（4）假設斷路器運行于合位，油壓力低于分閘閉鎖節點，此時斷路器機構的合閘、分閘回路均閉鎖，機構已不能進行合分操作。

3 結論及建議

（1）HMB-4型機構在單次合分操作時出現“重合閘低油壓報警” “重合閘低油壓閉鎖”的異常告警信號為正?，F象，為機構節點設計原因，并不影響設備及保護的正常工作。

（2）重合閘低油壓閉鎖回路的完善需保護設計專業、機構二次設計與設備成套廠間配合，提供解決方案。

（3）應針對所轄HMB-4型機構及保護裝置的重合閘低油壓閉鎖回路是否完善盡快開展排查工作。

[參考文獻]

[1] 閆超.一起10 kV VS1真空斷路器重合閘超時故障分析[J].黑龍江科技信息，2015（31）：121.

[2] 樊越甫，劉國輝，王軍峰，等.一例500 kV斷路器重合閘不成功情況分析[J].高壓電器，2012，48（4）：106-110.

[3] 葛宏.3/2斷路器接線的重合閘方式配合分析[J].現代企業教育，2011（10）：102-103.

[4] 池驍江，杜景遠，逯懷東.LW14/LW15型斷路器重合閘閉鎖回路的改進[J].高壓電器，2005，41（5）：394-395.

收稿日期：2021-07-29

作者簡介：陳吉（1990—），男，江蘇無錫人，工程師，研究方向：變電設備檢修技術。