220 kV線路斷路器出現(xiàn)的事故分析及解決措施

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　斷路器是電力系統(tǒng)中重要的一次設(shè)備,而斷路器能否正確動(dòng)作,除了跟機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能良好與否有關(guān)之外,還跟跳合閘線圈以及相應(yīng)的跳合閘回路是否完好有著密切的關(guān)系。因此,如何完善對(duì)跳合閘回路的監(jiān)視以及保證跳合閘線圈的完好是十分必要的。
　　
　　1 事故處理過程與分析
　　
　　2008年3月2日,本地的220 kV坪廊線出現(xiàn)后臺(tái)遙控分閘時(shí)A相斷路器不能分閘的情況。檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)A相斷路器兩個(gè)跳閘線圈均已燒毀,更換了新的跳閘線圈后進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該相斷路器還是不能分開,測(cè)量電位發(fā)現(xiàn)跳閘回路已經(jīng)導(dǎo)通,故確認(rèn)為機(jī)械故障造成斷路器拒跳。聯(lián)系廠家處理,發(fā)現(xiàn)跳閘掣子變形造成斷路器拒跳,更換后設(shè)備恢復(fù)正常。斷路器拒跳為什么會(huì)造成兩個(gè)跳閘線圈都燒毀呢?首先要對(duì)220 kV等級(jí)斷路器的控制回路進(jìn)行分析。220 kV坪廊線的操作箱為某繼保電氣有限公司的CZX-12A型操作箱,而斷路器為北京ABB高壓開關(guān)設(shè)備有限公司的產(chǎn)品。為方便讀者分析,本文所示圖為簡(jiǎn)化后的控制回路圖。當(dāng)手動(dòng)、遙控或保護(hù)啟動(dòng)跳閘時(shí),如圖1所示,掛在第一組直流電源的三相跳閘繼電器STJa、STJb、STJc勵(lì)磁動(dòng)作,其觸點(diǎn)同時(shí)啟動(dòng)兩組跳閘回路,如圖2、3所示(圖中只畫出了A相跳閘回路,其它兩相均類似)。圖2中,11YJJ為壓力降低閉鎖跳閘觸點(diǎn),正常時(shí)閉合;11TBIJa為跳閘保持繼電器;12TBIJa為啟動(dòng)防跳的繼電器;+BG1為斷路器常開輔助觸點(diǎn),當(dāng)斷路器合上時(shí)是閉合的;+Y1為第一組跳閘線圈,同理圖3也有相似的功能。當(dāng)跳閘掣子卡死,造成斷路器不能分閘,+BG1常開觸點(diǎn)不能斷開,則兩個(gè)跳閘回路的11TBIJa及21TBIJa一直勵(lì)磁保持住跳閘回路導(dǎo)通狀態(tài),造成跳閘線圈+Y1和+Y2長(zhǎng)時(shí)間通電而燒毀。
　　圖1 跳閘關(guān)聯(lián)回路圖
　　圖2 A相跳閘回路圖(第一組)
　　圖3 A相跳閘回路圖(第二組)
　　
　　2 解決方案
　　
　　現(xiàn)行的跳閘回路設(shè)計(jì),一方面是考慮到當(dāng)TJ或STJa觸點(diǎn)較斷路器輔助觸點(diǎn)+BG1先斷開時(shí),其觸點(diǎn)可能會(huì)被電弧燒壞,故一直保持住跳閘導(dǎo)通等待+BG1先斷開;另外很重要的一方面是與合閘回路中的防跳回路相配合(如圖4所示),當(dāng)手動(dòng)合閘于永久性故障線路時(shí),保護(hù)導(dǎo)通跳閘回路,12TBIJa和22TBIJa動(dòng)作閉合各自的常開觸點(diǎn),使電壓繼電器1TBUJa動(dòng)作斷開常閉觸點(diǎn)(斷開合閘線圈-Y3正電源)、閉合常開觸點(diǎn)(使電壓繼電器2TBUJa勵(lì)磁),2TBUJa動(dòng)作導(dǎo)通常開觸點(diǎn)(自保持)、斷開常閉觸點(diǎn)(確保斷開合閘線圈-Y3正電源),避免了跳閘之后由于1SHJ一直在導(dǎo)通位置而故障點(diǎn)一直存在,引起斷路器“跳躍”的現(xiàn)象。同樣,合閘回路中通過SHJa來(lái)實(shí)現(xiàn)合閘過程的自保持,以防ZHJ或1SHJ觸點(diǎn)較斷路器輔助觸點(diǎn)+BG1先斷開時(shí),其觸點(diǎn)被電弧燒壞。因此,當(dāng)斷路器拒動(dòng)或斷路器輔助觸點(diǎn)接觸不好時(shí)會(huì)燒壞跳合閘線圈甚至是防跳繼電器。
　　圖4A相合閘回路圖
　　如何防止因斷路器拒動(dòng)或斷路器輔助觸點(diǎn)分接(分?jǐn)嗷蚪佑|)不良而燒壞跳合閘線圈的情況發(fā)生呢?以下有3種方法:
　　1)采用原有回路,當(dāng)分合閘不能操作時(shí),要盡快斷開操作電源,以防燒壞跳合閘線圈。這種方法雖然簡(jiǎn)單,但依賴人工操作,可能還沒來(lái)得及斷開電源線圈就已經(jīng)燒壞,而且當(dāng)保護(hù)跳合閘遇到這種情況時(shí),難免線圈會(huì)燒壞。
　　2)采用國(guó)外(如ABB等)的斷路器本身自帶的防跳回路,如圖5所示,防跳功能僅在合閘回路中通過自保持繼電器+K3實(shí)現(xiàn),而跳合閘本身均不帶自保持功能,這樣就避免了因斷路器拒動(dòng)或斷路器輔助觸點(diǎn)分接不良而燒壞跳合閘線圈。但是這種設(shè)計(jì)方法也存在不足之處:其一,當(dāng)斷路器拒合或斷路器常開輔助觸點(diǎn)分接不良時(shí),如果操作人員不知道其因而長(zhǎng)期按住手分(手合)按鈕,也會(huì)燒毀跳(合)閘線圈;其二,斷路器拒動(dòng)或斷路器輔助觸點(diǎn)分接不良的情況下,缺乏一個(gè)及時(shí)反饋回路,不利迅速處理故障;其三,保護(hù)跳閘或重合閘的動(dòng)作返回時(shí)間較斷路器輔助觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間早時(shí),有可能造成TJ或ZHJ觸點(diǎn)被電弧燒壞。
　圖5國(guó)外的防跳設(shè)計(jì)回路圖
　　3)對(duì)圖2、3及4進(jìn)行改造,如圖6、7所示。其中,圖6在圖2的基礎(chǔ)上增加了跳閘時(shí)間繼電器TT1(一般的,從跳合閘觸點(diǎn)閉合到斷路器輔助觸點(diǎn)動(dòng)作的時(shí)間不超過3s,故TT1取3s),當(dāng)自保持繼電器11TBIJa動(dòng)作閉合觸點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)TT1開始計(jì)時(shí),如果跳閘回路自保持超過3s,則TT1動(dòng)作,分開跳閘自保持回路,避免了燒壞跳閘線圈,同時(shí)電壓繼電器XTBJ動(dòng)作,發(fā)出斷路器失靈或斷路器輔助觸點(diǎn)故障告警。信號(hào)回路具有自保持功能,可以通過按鍵SB1復(fù)歸。同理,合閘回路增加TH時(shí)間繼電器和XHBJ電壓繼電器,可以及時(shí)斷開合閘回路并發(fā)出告警,如圖7所示。這種在自保持回路中進(jìn)行改造的方法,很好地解決了因斷路器拒動(dòng)或斷路器輔助觸點(diǎn)分接(分?jǐn)嗷蚪佑|)不良而燒壞跳合閘線圈的問題,不但對(duì)實(shí)際跳合閘回路沒有影響(串在跳合閘回路里的均為時(shí)間繼電器常閉觸點(diǎn),即使時(shí)間繼電器壞掉,對(duì)跳合閘回路的操作也沒有影響),而且還可以檢測(cè)斷路器跳閘機(jī)械結(jié)構(gòu)及其輔助觸點(diǎn)的完好性。值得注意的是,時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)分?jǐn)嗳萘恳x合適,以防斷開自保持回路時(shí)燒壞自身觸點(diǎn)。
　　圖6 A相跳閘回路改造圖(第一組)
　　圖7 A相合閘回路改造圖
　　從以上可以看出,方法三防范燒壞跳合閘的效果比較好,而且符合電力設(shè)備故障診斷信息化的發(fā)展趨勢(shì),因此,建議廠家對(duì)跳合閘回路中進(jìn)行相應(yīng)的改造。
　　
　　3 結(jié)論
　　
　　通過對(duì)跳合閘回路的改造,能夠有效避免跳合閘線圈的燒毀,而又不影響跳合閘回路的可靠性,特別是在控制設(shè)備自動(dòng)化、信息化的今日,對(duì)相應(yīng)的合閘跳閘機(jī)械結(jié)構(gòu)及輔助觸點(diǎn)完好性進(jìn)行監(jiān)測(cè)是很有必要的。
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