220 kV线路断路器出现的事故分析及解决措施

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　断路器是电力系统中重要的一次设备,而断路器能否正确动作,除了跟机械结构的性能良好与否有关之外,还跟跳合闸线圈以及相应的跳合闸回路是否完好有着密切的关系。因此,如何完善对跳合闸回路的监视以及保证跳合闸线圈的完好是十分必要的。
　　
　　1 事故处理过程与分析
　　
　　2008年3月2日,本地的220 kV坪廊线出现后台遥控分闸时A相断路器不能分闸的情况。检修人员检查发现A相断路器两个跳闸线圈均已烧毁,更换了新的跳闸线圈后进行传动试验,发现该相断路器还是不能分开,测量电位发现跳闸回路已经导通,故确认为机械故障造成断路器拒跳。联系厂家处理,发现跳闸掣子变形造成断路器拒跳,更换后设备恢复正常。断路器拒跳为什么会造成两个跳闸线圈都烧毁呢?首先要对220 kV等级断路器的控制回路进行分析。220 kV坪廊线的操作箱为某继保电气有限公司的CZX-12A型操作箱,而断路器为北京ABB高压开关设备有限公司的产品。为方便读者分析,本文所示图为简化后的控制回路图。当手动、遥控或保护启动跳闸时,如图1所示,挂在第一组直流电源的三相跳闸继电器STJa、STJb、STJc励磁动作,其触点同时启动两组跳闸回路,如图2、3所示(图中只画出了A相跳闸回路,其它两相均类似)。图2中,11YJJ为压力降低闭锁跳闸触点,正常时闭合;11TBIJa为跳闸保持继电器;12TBIJa为启动防跳的继电器;+BG1为断路器常开辅助触点,当断路器合上时是闭合的;+Y1为第一组跳闸线圈,同理图3也有相似的功能。当跳闸掣子卡死,造成断路器不能分闸,+BG1常开触点不能断开,则两个跳闸回路的11TBIJa及21TBIJa一直励磁保持住跳闸回路导通状态,造成跳闸线圈+Y1和+Y2长时间通电而烧毁。
　　图1 跳闸关联回路图
　　图2 A相跳闸回路图(第一组)
　　图3 A相跳闸回路图(第二组)
　　
　　2 解决方案
　　
　　现行的跳闸回路设计,一方面是考虑到当TJ或STJa触点较断路器辅助触点+BG1先断开时,其触点可能会被电弧烧坏,故一直保持住跳闸导通等待+BG1先断开;另外很重要的一方面是与合闸回路中的防跳回路相配合(如图4所示),当手动合闸于永久性故障线路时,保护导通跳闸回路,12TBIJa和22TBIJa动作闭合各自的常开触点,使电压继电器1TBUJa动作断开常闭触点(断开合闸线圈-Y3正电源)、闭合常开触点(使电压继电器2TBUJa励磁),2TBUJa动作导通常开触点(自保持)、断开常闭触点(确保断开合闸线圈-Y3正电源),避免了跳闸之后由于1SHJ一直在导通位置而故障点一直存在,引起断路器“跳跃”的现象。同样,合闸回路中通过SHJa来实现合闸过程的自保持,以防ZHJ或1SHJ触点较断路器辅助触点+BG1先断开时,其触点被电弧烧坏。因此,当断路器拒动或断路器辅助触点接触不好时会烧坏跳合闸线圈甚至是防跳继电器。
　　图4A相合闸回路图
　　如何防止因断路器拒动或断路器辅助触点分接(分断或接触)不良而烧坏跳合闸线圈的情况发生呢?以下有3种方法:
　　1)采用原有回路,当分合闸不能操作时,要尽快断开操作电源,以防烧坏跳合闸线圈。这种方法虽然简单,但依赖人工操作,可能还没来得及断开电源线圈就已经烧坏,而且当保护跳合闸遇到这种情况时,难免线圈会烧坏。
　　2)采用国外(如ABB等)的断路器本身自带的防跳回路,如图5所示,防跳功能仅在合闸回路中通过自保持继电器+K3实现,而跳合闸本身均不带自保持功能,这样就避免了因断路器拒动或断路器辅助触点分接不良而烧坏跳合闸线圈。但是这种设计方法也存在不足之处:其一,当断路器拒合或断路器常开辅助触点分接不良时,如果操作人员不知道其因而长期按住手分(手合)按钮,也会烧毁跳(合)闸线圈;其二,断路器拒动或断路器辅助触点分接不良的情况下,缺乏一个及时反馈回路,不利迅速处理故障;其三,保护跳闸或重合闸的动作返回时间较断路器辅助触点动作时间早时,有可能造成TJ或ZHJ触点被电弧烧坏。
　图5国外的防跳设计回路图
　　3)对图2、3及4进行改造,如图6、7所示。其中,图6在图2的基础上增加了跳闸时间继电器TT1(一般的,从跳合闸触点闭合到断路器辅助触点动作的时间不超过3s,故TT1取3s),当自保持继电器11TBIJa动作闭合触点时启动TT1开始计时,如果跳闸回路自保持超过3s,则TT1动作,分开跳闸自保持回路,避免了烧坏跳闸线圈,同时电压继电器XTBJ动作,发出断路器失灵或断路器辅助触点故障告警。信号回路具有自保持功能,可以通过按键SB1复归。同理,合闸回路增加TH时间继电器和XHBJ电压继电器,可以及时断开合闸回路并发出告警,如图7所示。这种在自保持回路中进行改造的方法,很好地解决了因断路器拒动或断路器辅助触点分接(分断或接触)不良而烧坏跳合闸线圈的问题,不但对实际跳合闸回路没有影响(串在跳合闸回路里的均为时间继电器常闭触点,即使时间继电器坏掉,对跳合闸回路的操作也没有影响),而且还可以检测断路器跳闸机械结构及其辅助触点的完好性。值得注意的是,时间继电器的触点分断容量要选合适,以防断开自保持回路时烧坏自身触点。
　　图6 A相跳闸回路改造图(第一组)
　　图7 A相合闸回路改造图
　　从以上可以看出,方法三防范烧坏跳合闸的效果比较好,而且符合电力设备故障诊断信息化的发展趋势,因此,建议厂家对跳合闸回路中进行相应的改造。
　　
　　3 结论
　　
　　通过对跳合闸回路的改造,能够有效避免跳合闸线圈的烧毁,而又不影响跳合闸回路的可靠性,特别是在控制设备自动化、信息化的今日,对相应的合闸跳闸机械结构及辅助触点完好性进行监测是很有必要的。
　　参考文献
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