骆睿智
广东电网有限责任公司河源供电局 广东河源 517000
摘 要：文章通过一起220kV线路瞬时故障而开关跳闸后重合失败的原因,选择了一种最优的应对措施即对开关的二次回路进行改造,并由此提出了报警回路中应使用常闭接点的建议,实现了对断路器二次回路中元器件状态的全面监视,避免了今后类似事故的发生。
关键词：220kV；故障；断路器；二次回路
引言
随着电力体系的不断改进加强，高压断路器的使用频率也在不断降低，所以在处于正常运作状态下的电力设施若是发生其二次回路的故障问题，就会显得非常重要。作为高压断路器目前存在的主要隐患，想要保障电力系统的稳定运行就要加强对二次回路中出现问题的研究和讨论，分析总结高压断路器二次回路中经常出现的故障，并研究出科学的解决措施。
1 高压断路器二次回路故障位置分析
通常由于环境中的各种因素的影响，都会引发电力设施发生各种各样的问题，对于要求高水平的精度以及强烈灵敏度的二次回路设施来说，部件的生锈老化是很严重的影响因素。
1.1 信号回路
高压开关二次回路中出现隐患的部分中，最不容易出现问题的就是信号回路，高压断路器的信号回路包括机构和本体的信号，对于高压开关本身来说，在开关进行切断和闭合的过程中要确保断路器自身的速度和冲击力，要具有准确的行为来执行这一个过程，所以对开关主传动部分的连接可以很好地用来表现位置信息并需要同样具备关闭功能以及相应的速度和冲击力的辅助断路器，确保高压断路器每个部件的运作和准确的切换。对于开关自身SF6气体压力报警器来说，其信号和闭合回路都是通过SF6密度继电器或是压力表进行的，因为这些部件都存与内在的稳定环境中，不容易生锈腐蚀，所以信号回路出现问题的概率很低。
1.2 操作回路
高压断路器的操作回路系统也是不容易发生二次回路问题的位置，主要因为高压开关都具备继电器保护，协助进行及时的操作，其操作回路主要包括控制机构、关闭接触、关闭回路、开合回路以及辅助断路器。在高压断路器的操作回路中，根据开关的辅助结构于开关的开合联系，并且要具备强大的开合能力，跳合闸的时候电流会达到一定的程度，因此需要开关的辅助部件来满足对一定电流的断开性能，到电流经过合闸回路时，可以带动开关的合闸操作，同理可以知道当电流经过跳闸回路就让开关跳闸。但是由于开关的操作次数在整个电力系统的运作中比较少，因此可能会由部分高压开关会因为过久没有操作且长期由电流存在导致起火，或是由于外界接触部分由于保护工作不到位出现生锈腐蚀的现象，都会严重的影响操作回路的性能。
2 故障案例分析
某日某220kV变电站线路因雷击造成B相瞬时故障,站内开关跳闸重合失败(保护重合闸已出口,但开关没有合闸),分析原因为B开关机构箱(型号LTB245E1开关机构)内合闸回路中的弹簧储能继电器接点不通(继电器K13启动线圈故障,常开接点无法导通)。如图1所示,通过现场检查发现,现场“弹簧未储能”信号是弹簧储能继电器K12常开接点发的,未对弹簧储能继电器K13的节点状态进行监控,造成合闸回路中弹簧储能接点断开却没有发“弹簧未储能”信号,故监控后台无法及时发现该问题。
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2.1对断路器隐患三种改造方案的分析
2.1.1操作机构结构改造
方案一是对断路器的操作机构进行改造:对BLK222机构进行了改进,采用双排储能行程微动开关,接点数量满足要求,取消了重动继电器,不存在上述隐患。但对于早期投运的老式BLK222机构,若改造为新式结构,现场实施难度较大,所以不推荐采用该方案。
2.1.2扩大合闸回路监视的范围
方案二是扩大断路器合闸回路的监视范围:按照目前的通用设计,合闸位置继电器(HWJ)在分闸回路首端接入,故分闸回路的完整性处于监视范围,而跳闸位置继电器(TWJ)在合闸回路的断路器辅助开关接点前端接入,无法对合闸回路的完整性进行监视。若将TWJ接入点前移,会给继电保护正确动作带来较多不确定因素,尤其是当弹簧机构储能时间(l0~20s)大于保护重合闸充电时间(约15s)时,可能导致线路单次故障时开关多次重合闸,所以不推荐采用该方案。
2.1.3信号回路改造
方案三是对断路器信号回路进行改造:将K13继电器的接点引入信号回路,实现对该继电器状态的监视。该方案可行性较高,且便于现场实施。目前后台的合闸弹簧未储能报警回路使用了K12继电器41/44或31/34常开节点,未对K13的节点状态进行监控,因此当K13继电器故障时,后台无法及时发现该问题。为实现对K13继电器的监视,本着减少现场工作量的原则,将其一副常闭接点与K12继电器常开接点并接发信,SOE信息仍定义为“弹簧未储能”,不须重新敷设电缆、不须对自动化信息进行改动。
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具体整改方案如下:如图2所示,上传未储能信号的是K12的41/44常开节点,而K13的41/42常闭节点未使用。将K12-41与K13-41打连,K12-44与K13-42打连。此时K13的一对常闭节点41/42,将并联在K12上传报警信号的常开节点41/44上,两对节点一起并联发信,解决了断路器二次回路中弹簧储能继电器状态全监视的问题。
2.2 主变低压侧开关“SF6闭锁”光字牌信号不一致的分析
某500kV变电站主变复役前现场检查监控后台光字牌信号时发现322开关及323开关的“SF6总闭锁”光字牌常亮,而321开关的“SF6闭锁”光字牌未亮。为了避免现场设备有异常影响主变送电,运维人员对3个开关信号不一致问题开展深入分析,322、323开关型号均为3AP1-FG,321开关型号为LW36-72.5(W),开关型号不同会导致监控后台光字牌信号不一致。
2.2.13AP1—FG型开关发“SF6闭锁”信号的分析
K10为SF6压力闭锁继电器,正常时K10继电器得电,压力闭锁继电器的常闭辅助接点K10断开,后台不会发“SF6总闭锁”信号;当压力不正常时或控制电源断开后,K10继电器失电,常闭辅助接点K10闭合,后台发“SF6总闭锁”信号。现场控制电源断开,322、323开关会发出SF6总闭锁”。
2.2.2LW36-72.5(W)型开关未发“SF6闭锁”信号的分析
LW36-72.5(W)型开关的原理图如图3所示。
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KLA为SF6H力闭锁继电器,正常时KLA继电器失电,压力闭锁继电器的常开辅助接点KLA断开,后台不会发“SF6异常闭锁”信号;当SF6压力降到闭锁值后,KLA继电器得电,常开辅助接点KLA闭合,后台发“SF6异常闭锁”信号。控制电源断开后,KLA继电器失电,后台不会发SF6异常闭锁”信号。所以321开关的“SF6异常闭锁”光字牌未亮也是正确的。
2.2.3关于报警回路中使用常开还是常闭接点的思考
综上所述,3个开关的光字牌信号均是正确的,区别在于322、323开关的信号接点为常闭接点,继电器失电后“SF6闭锁”信号也会报出来;321开关的信号接点为常开接点,继电器失电后“SF6闭锁”信号不会报出来。但LW36-72.5(W)型开关也存在和北京ABBLTB245E1型开关类似的问题,当SF6压力降到闭锁值后,正常时KLA继电器应得电闭锁分合闸回路,若KLA继电器损坏则无法闭锁分合闸回路(两个回路中的接点均为常闭接点),同时因为后台、SF6异常闭锁”信号接点为常开辅助接点,所以后台无SF6异常的告警信号,失去对KLA继电器的监视功能。
而3AP1-FG型开关则不存在类似的问题,当压力闭锁继电器损坏后,后台“SF6异常闭锁”信号的常闭接点导通,提醒运维人员现场开关SF6压力的一次或者二次回路有异常,经过详细检査会定位到损坏的压力闭锁继电器。因此建议在断路器的各种报警回路中尽量使用常闭接点,可有效解决断路器分合闸回路中二次元器件状态全监视的问题。
3结束语
断路器作为电力体系中的重要组成，断路器的稳定性和可靠性在电力系统的运作中是至关重要的，虽然高压断路器出现问题的概率很低，但是一旦断路器出现故障，其引起的结果是非常严重的，因此只有加强对高压断路器的管理，优化处理断路器的故障问题，才能保证电力系统的运行质量和性能。
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