摘要：690V断路器防误操作在实现风机作业安全方面发挥重要作用，本文在详细了解断路器防误操作方法基础上，采用案例分析法，详细介绍了690V断路器防误操作技改在风机作业中的应用路径与效果。从本文研究可知，在采用690V断路器防误操作后，风机作业安全水平显著提高，安全事件发生率下降，取得预期效果。
关键词：断路器；防误操作；风机作业安全；控制回路
前言：在国家可持续发展的大环境下，风电项目因为具有清洁度高、安全可靠等优点，逐渐成为当前发电的常见技术。而为了保证风机作业质量，有关作业安全问题得到社会关注，而断路器防误操作则是影响风机作业安全质量的关键，传统的断路器防护操作存在明显弊端，敏感度低，导致风机作业中可能引发安全事件。所以针对这种情况，需要积极创新断路器防误操作的新方法，争取能够有效杜绝安全问题，这也是本文研究的目的所在。
1.断路器防误操作研究
1.1断路器防误方法
断路器的防误操作是保证电力系统安全的重要手段，从当前技术发展现状来电，断路器防误操作需要做到五防：（1）防止误分、误合断路器；（2）避免带负荷分、合隔离开关；（3）避免带电挂（合）接地线（接地开关）；（4）避免带接地线（接地开关）和断路器（隔离设备）；（5）避免误入带电间隔[1-2]。从现有的技术发展现状来看，防止误分、误合断路器是其中的关键问题，一直是断路器防误的关键点。但是根据现有的经验可知，在风机安全作业期间，意外的走错间隔以及误碰等，都会造成误合、误分断路器情况，这也是造成工作人员伤亡的重要因素，因此值得关注[3]。
同时通过对现有的风电机组运行情况来看，机组塔基断路器在停电与送电过程中存在一定的安全隐患，例如现场工作人员在进行690V回路操作时，通常会先分断断路器后再进行作业。在作业之后通知操作人员送电，送电期间一旦出现送电失误情况（如送错机组等），将会直接威胁工作人员的安全。当前我国对风险机组的五防研究正处于起步阶段，虽然每个设备厂家以及技术研发部门进行了相应的改进，但是尚未形成一套完整系统，导致风电机组尤其是早期生产的机组中容易出现安全问题[4]。
1.2风机作业断路器防误的技术改进思路
一般在机组人员塔上作业期间，对防误合闸操作模块的控制主要是通过低压断路器或者塔基实现的，在这种情况上，若塔上的机组人员没有授权同意，则塔基运行人员无法实现断路器合闸，这种操作方法的主要优势，就是避免了误送电的情况。而低压断路器一般设置了三个线圈安装位置，所对应的分别时欠压释放线圈、合闸线圈以及分闸线圈等，在断路器的储能完成后，通过手动操作等方法就能完成断路器荷载；而在断路器合闸状态下，操作人员可以通过手动操作或者给分闸线圈供电等方法完成分闸。欠压释放线圈供电情况下，线圈触电收回，断路器的状态发生改变，允许进行合闸操作，而在欠压释放线圈断电情况下，线圈的触电被弹出，此时断路器不允许合闸。目前针对大部分断路器厂家生产的断路器设备，上述三种线圈的外形储存结构基本是相同的。
而目前塔基断路器与箱变断路器均未设置欠压释放线圈，而通过设置其他线圈并结合防误合闸功能，基本能够满足安全生产要求。在现有工况下，使断路器置于“不可合闸”的状态，就能避免断路器防误合闸，保证操作人员安全。
2.断路器防误合闸研究现状
风力发电机组防误合闸操作能够有效避免送电失误等问题发生，保证了工作人员的生命安全。而通过风力发电机组的防误合闸技改，能够实现操作人员在“防误操作设备”上直接授权，在授权通过后才能进行合闸，这种方法可以有效避免失误操作现象，保证了机组工作人员安全。
从目前风电机组的安全事件发生情况来看，工作人员触电是发生频次最高、情况最严重的事故。以华锐机组为例，该机组690V高压线路是人员触电的高危区域，在现场操作期间，更换690V回路的保险、网侧接触设备等操作中都存在触电风险，需要确保塔基断路器处于断开状态。所以在安全管理中，针对华锐机组的690V回路系统，可以考虑增设防误合闸控制单元的方法，避免因为误送电而引发安全事件，这是保证工作人员生命安全的关键。因此结合现有经验，可以通过相关功能模块来控制塔基断路器的分励常保持线圈，使断路器能够根据不同工况而处于分闸、合闸状态下，这种方法下的安装工艺、设计原理等具有一定的实用性，所以在断路器防误操作技改中，可以将防误合闸系统应用到机组690V电压回路中。这种操作方法能够实现相关电气回路的安全管理，市场应用前景广阔。
3.防误合闸设计
3.1机组设备安全防护概况
机组设备在装配初期对于690V回路安全防护并没有做闭环设计，造成整个690V回路电源控制容易受工作人员的主观意愿影响，检修人员需要在塔基来完成断路器分闸，而此时检修人员在机舱内无法控制塔基断路器的分合闸控制，这种情况就会造成一个直接问题，即塔基与机舱之间的信息不畅，易引发安全事件。
3.2防护合闸电路控制思路
在分励常保持线圈连接电路后，其内部机械结构会产生动作，导致基塔断路器无法合闸，且主触点保持断开状态。而在分励常保持线圈失电后，塔基断路器才能合闸，促使主触点闭合。在这个过程中，防误合闸操作的主要内容，就是通过设置防误触发模块，避免断路器防误操作发生。对于机舱工作人员而言，在完成授权之后，能够在设备的D0输入端口输出低电压，通过控制该电压促使辅助电源继电器产生动作，进而控制分励常线圈得电，进而产生对应的触点动作。在完成上述操作之后，塔基断路器才被允许进行合闸[5]。
同时，分励作为断路器的主要脱扣功能，是指断路器的脱扣条件不依赖于断路器本身装置检测故障来实现跳闸，而是由外来触点接通断路器内部的分励脱扣线圈，并带动跳闸机构跳闸。给分励脱扣线圈加上规定的电压，断路器就脱扣分闸。通过防误触发模块给电磁线圈供电，线圈得电后正常启动，通过传动机构实现脱扣，使得断路器无法进行合闸操作，始终保持在分闸状态。
3.3防误合闸的系统结构
防误合闸的系统结构可以分为三个步骤，包括机舱防误触发操作模块、断路器分励常保持线圈以及机舱塔基连接电缆等。
3.3.1机舱防误合闸操作模块
在机舱防误合闸操作模块中主要包括以下部件，包括电压测量模块、显示设备、塔基断路器欠压释放线圈断电开关等。在系统运行期间，电压测量模块能够接收三相690V电，这样就能随时监测机舱内的690V电实际情况，在显示屏上会显示电压的详细系数。同时还可以在断电开关上增设操作密码功能，任何操作都需要密码认证，这种方法的优势就是能避免塔基断路器任意合闸、开断。并且该显示屏还能通过电压检测模块来记录机舱内690V电压状态，使操作人员能够随时根据系统显示的状态完成操作。
3.3.2断路器分励常保持线圈
在塔底增设分励常保持线圈，在该线圈通电的情况下，能够依靠相关机械机构来控制断路器的运行状态，使断路器无法闭合。
3.3.3塔筒机舱内的连接电缆
在机舱至塔基之间增设230V电缆，此时230V电由塔基TBC110柜直接供电至机舱防误触发模块上，此时通过将机舱防误触发模块以及操作模块上的断电指令上传到塔基，在由塔基继电器中转之后，就能有效控制分励线圈的供电状态，保证了断路器防误操作技改要求。
3.4关键性能指标以及控制要求
3.4.1防误合闸的电气参数
为满足正常风电机组的运行要求，可以按照现有的断路器防误操作要求控制电压，其中端口监测电压范围为AC0-710V、供电电压AC210-240V，额定输出电压AC210-240V，元件功耗小于3W。
在控制电源电压值为70%-110%的范围内，脱扣器确保具有高速率的状态下完成断路器断开。此时触头的分断能力AC参数为3A/400V。介电性能脱扣器所能承受的电压为2000V。
3.4.2接线关系
接入230V交流电的L、N作为模块工作电源，在接入电网的三相交流电之后，液晶显示屏上能够显示出实施的电网电压水平，这样就能监测690V回路是否能够正常运行。
4.应用实例分析
4.1背景简介
华锐1.5MW风机，机组并网开关位于机舱NCC300控制柜内，其上级保护断路器安装于塔基4米平台TBC110柜。现场人员操作机舱690V回路过程中，需要先将4米平台690V断路器分断，之后进行操作。操作结束后，通知塔底操作人员进行690V断路器合闸送电。在此过程中，机舱工作人员与塔基人员只能单纯依靠通讯设备联系，一旦遇到塔底操作人员出现误送电等问题，机舱工作人员安全无法得到保障。实际作业中曾出现过因这类问题导致的工作人员死亡事故。
4.2核心技术研究
为了能够实现690V断路器防误操作技改，在本次案例中所介绍的技改措施主要集中在接线方案以及线路路径两个方面，通过将防误触发装置分为四个部分，机舱防误触发操作模块、塔基显示模块、断路器欠压释放线圈、机舱塔基连接电缆，每个模块都能发挥相应功能。
（1）断路器欠压释放线圈。该线圈通过塔底断路器增加欠压释放线圈，在线圈失电的情况下，受机械结构的影响，塔基断路器无法闭合。
（2）机舱防误触发操作模块。该模块主要包含了电压检测模块、显示屏、塔基断路器欠压释放线圈开关状态反馈等。在模块运行期间，电压测量模块能够检测690V电压的状态，同时在屏幕上显示电压信息；断电开关上设置了操作密码，避免机舱工作人员失误操作；在特定工况下，机舱操作人员通过输入正确的密码能够使塔基断路器欠压释放线圈完成断电，在这种情况下，690V断路器无法合闸（见图1）。
图 1 机舱防误触发操作模块
（3）塔筒机舱连接电缆。通过在塔筒机舱连接230V电缆，使230V电直接由塔基TBC110柜传递至机舱防误触发模块上；在此基础上，连接机舱防误触发操作模块与塔基，在这种情况下，各种操作指令可以直接由塔基继电器完成中转，满足塔基断路器控制供电状态的要求。
（4）塔基显示模块。塔基显示模块的外观与机舱防误操作模块类似，同时具备测量电压水平、显示屏等功能，能够进行电压状态的实时监控。
（5）技术图纸：
从功能上来看，工作人员在机舱内能够直接控制塔基断路器欠压脱扣线圈，这样系统能够判断塔基工作人员是否可以操作断路器。在该技术下，工作人员能够在机舱内调整密码锁，在输入密码之后，能够控制开关的闭合状态。若输入密码控制系统之后，在没有取得机舱内部工作人员授权的情况下，开关无法正常运行，且塔基断路器处于欠压脱扣线圈失电的状态下。在这种情况下，通过防误触发模块，监测塔基断路器的状态与电网690V电压情况。当机舱工作人员的工作结束之后，再次操作密码式开关，塔基断路器托线圈得电之后，塔基工作人员能够控制690V断路器吸合。同样，通过防误触发模块，能够进一步监测塔基状态，记录电网690V电压情况，保证了安全运行。
4.3所解决的问题
在该案例中，通过增加上述装置，有效解决了传统工作中可能出现的安全问题。当机舱操作人员直接在设备上授权之后，塔底工作人员能够对4米平台断路器合闸，杜绝塔基人员失误操作的可能，保证相关人员安全。除此之外，这种方法还避免690V断路器合闸的情况，进而有效降低安全风险。
4.4应用效果评价
（1）在检修人员进入塔基后，闭合塔基辅助电源柜，实现机舱防误操作模块送电在，在送电之后，模块能够实时显示电压参数。（2）机组工作人员进入机舱后，工作人员在防误操作模块上输入登录密码，实现授权。（3）启动“防误操作模块”后，控制分励常保护线圈得电工作，锁定断路器主触点闭锁功能，在这种情况下检修人员无法对690V线路送电。（4）当检修人员完成690V检修线路工作之后，可以打开防误操作的“停止”按钮，在实现分励常线圈失电后，关闭断路器的闭锁功能，这样塔基工作人员就能对机舱输送电力。
目前该技术在国内本技术改造率先在华锐SL1500机组实现应用，目前没有其余类似的方案在华锐SL1500机组上使用过，于2017年11月在富裕风场完成1台风机试点技改和试运行，一线工作人员的反馈良好，证明该方案具有满意效果。
从整体上来看，对断路器的防误操作是核心，且断路器也是唯一未作强制性闭锁要求设备。所以该方法能够改变传统断路器防误中的不足之处，充分融合了在线式防误与离线防误的优点，工作人员能够通过微机监控的方法，完成系统逻辑闭锁与电气闭锁“串联”，有效地防止了在监控系统故障时，采用现场就地操作时没有任何闭锁的现象。所以与传统技术相比，该方法具有先进性，达到了技术改进的要求。
结束语：目前风电机组的安全性问题已经得到了社会广泛关注，本文介绍了690V断路器防误操作技改的相关内容，并对该技术的安全应用路径进行研究。从本文研究结果可知，为了能够的满足风电机组690V断路器防误操作技改要求，在技术上需要完善机舱内与塔底之间的信息交流，使机舱内工作人员可以有效控制断路器的开断，这样才能有效避免安全事件发生，保证了工作人员安全。
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