朱卓玲

0 引言

我縣電網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)有的35 kV等級的變電站均為無人值守綜合自動化變電站，由于變電站內(nèi)高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)大部分仍為老式的彈簧操作機(jī)構(gòu)，經(jīng)常出現(xiàn)斷路器分閘線圈或合閘線圈燒毀的故障。由于我縣地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，城鎮(zhèn)到各變電站的路程較遠(yuǎn)，往往在故障處理人員到達(dá)現(xiàn)場后，開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)的線圈已經(jīng)燒得面目全非，甚至是已經(jīng)起火導(dǎo)致故障擴(kuò)大化。因而對現(xiàn)有分合閘回路進(jìn)行分析并加以改進(jìn)以避免類似事件的發(fā)生非常有必要。

1 分合閘線圈燒毀原因分析

根據(jù)綜合自動化變電站的相關(guān)設(shè)計要求，站內(nèi)高壓斷路器分閘、合閘控制回路都設(shè)計有自保持回路，以保證高壓系統(tǒng)正常運行。

圖1為綜合自動化變電站分合閘回路的典型原理接線圖，圖中虛線框表示斷路器就地操作機(jī)構(gòu)箱，DBL（NC）為斷路器氣體繼電器常閉輔助觸點，CK（NO）為斷路器儲能機(jī)構(gòu)行程繼電器輔助觸點。斷路器氣壓正常、彈簧儲能完成時，輔助觸點DBL（NC）和CK（NO）均為導(dǎo)通狀態(tài)，此時斷路器能正常操作。當(dāng)斷路器處于分閘狀態(tài)下，合閘指令觸點接通時，HBJ繼電帶電器動作，HBJ觸點閉合，將正電壓引入合閘回路形成一個自保持回路，如斷路器拒合或者斷路器輔助觸點動作不正常，導(dǎo)致斷路器常閉輔助觸點DL（NC）無法斷開，合閘線圈HQ將一直帶電并有電流通過。當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)下，跳閘指令觸點接通時，STJ繼電器帶電動作，STJ觸點閉合，TBJA繼電器帶電動作，TBJA觸點閉合，將正電壓引入分閘回路形成自保持回路，此時如斷路器常開輔助觸點DL（NO）因故障未斷開，也會使斷路器跳閘線圈TQ一直帶電且有電流通過。

圖1 分合閘回路原理示意圖

由于受到高壓斷路器尺寸大小的限制，其內(nèi)部元件的尺寸都比較小，因此分閘線圈、合閘線圈的尺寸和線徑都比較小，導(dǎo)致其額定電流很小。斷路器的分、合閘機(jī)構(gòu)需要較大的力量才能動作，而這樣大電磁力需要線圈通過遠(yuǎn)大于其自身額定值的電流才能產(chǎn)生。在這種無法增加線圈尺寸或線徑大小的情況下，考慮到分合閘動作的可靠性和快速性，這些線圈只能按照“短時間通過大電流”的原理來設(shè)計。如因某些原因造成分閘線圈或者合閘線圈長時間通過大電流，將使得線圈過熱而燒毀。

2 改進(jìn)建議

鑒于以上原因，應(yīng)當(dāng)對斷路器的分閘回路和合閘回路進(jìn)行必要的改進(jìn)，避免在斷路器操作機(jī)構(gòu)拒動或者輔助觸點動作不正確時，分閘線圈、合閘線圈長期帶電而燒毀線圈。由于已完成自動化改造的變電站中的綜合保護(hù)裝置沒有擴(kuò)展功能且沒有自由編程的控制回路，無法在保護(hù)裝置中實現(xiàn)合閘通電時間的控制，故采取在原有控制回路基礎(chǔ)上加裝時間繼電器方法，依靠時間繼電器的動作來影響出口中間繼電器以達(dá)到控制整個分、合閘線圈回路的目的。

2.1 方式1：就地安裝時間繼電器方式

就地安裝是指在斷路器操作機(jī)構(gòu)箱中（就地）安裝時間繼電器，而時間繼電器的就地安裝又有并聯(lián)安裝方式（圖2）和串聯(lián)安裝方式（圖3），示意圖中元件處于虛線框內(nèi)的表示該元件安裝于斷路器就地操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)。

圖2 繼電器就地并聯(lián)安裝原理示意圖

圖3 繼電器就地串聯(lián)安裝原理示意圖

串聯(lián)模式和并聯(lián)模式的區(qū)別僅在于時間繼電器的安裝方式的不同，時間繼電器輔助觸點的選擇和安裝方式是一樣的。并聯(lián)安裝方式中時間繼電器的分流作用會降低通過合閘線圈的電流；串聯(lián)安裝方式因串入了線圈電阻會降低合閘回路的電流，因此無論采取哪種方式都要經(jīng)過相應(yīng)的計算來決定使用什么型號的時間繼電器才能不影響合閘線圈的正常工作效果。

原理圖中時間繼電器SJ1和SJ2的時間設(shè)置要長于斷路器的正常合閘時間，具體時間可根據(jù)現(xiàn)場實際測定的分合閘時間來確定。根據(jù)原理圖可看出：當(dāng)發(fā)出合閘指令時，合閘回路導(dǎo)通時間繼電器SJ1并計時，如斷路器正常合閘使得斷路器的常閉輔助觸點DL（NC）在時間繼電器SJ1動作之前先動作斷開，則SJ1停止計時。如果由于某些原因使得DL（NC）不能及時斷開，超過SJ1設(shè)置的時間后，合閘回路依然導(dǎo)通，則時間繼電器的延時動作常閉輔助觸點SJ1（NC）動作將合閘回路斷開，使合閘繼電器HQ斷電，從而避免合閘線圈長時間通電而燒毀。

分閘回路的工作原理相同，當(dāng)分閘回路因某些原因不能及時斷開時，時間繼電器SJ2的延時動作常閉輔助觸點SJ2（NC）將動作斷開分閘回路的電源，從而保護(hù)分閘線圈TQ。

但是在實際應(yīng)用中，由于現(xiàn)有的開關(guān)機(jī)構(gòu)在合閘時，彈簧的動作會造成整個機(jī)構(gòu)震動，這可能會使得安裝在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)或附近的時間繼電器在短時間內(nèi)劇烈抖動，從而影響時間繼電器及其輔助觸點動作的可靠性。

2.2 方式2：遠(yuǎn)方安裝時間繼電器方式

遠(yuǎn)方安裝是指在斷路器相關(guān)的保護(hù)屏中安裝時間繼電器，安裝方式如圖4所示。

該安裝方式的工作原理與就地安裝方式的工作原理相同，但是因為繼電器安裝在綜合保護(hù)屏，從而避免了繼電器安裝在就地所存在的干擾問題。

以上2種方案都能解決分合閘線圈燒毀的問題，但是通過對比，在安裝條件允許的情況下，建議選取繼電器遠(yuǎn)方安裝的方式，使得整個控制回路更加可靠。

3 結(jié)語

圖4 繼電器遠(yuǎn)方安裝方式原理示意圖

斷路器控制回路中的分、合閘線圈燒毀是變電運行工作中比較常見的故障，而現(xiàn)有設(shè)計的控制回路有可能導(dǎo)致此類故障擴(kuò)大化，這將導(dǎo)致用電客戶大面積、長時間的停電。這與目前電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大、社會對電網(wǎng)安全可靠運行日趨嚴(yán)格的要求是不相符的。根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)，確保高壓配電系統(tǒng)安全可靠運行具有重要意義。

此外，通過與綜合自動化保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家的溝通，將線圈的保護(hù)回路集成到微機(jī)保護(hù)裝置中，這能大大提高整個回路的工作可靠性。

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