牛崢

【摘要】本文以分合閘控制裝置的概述作為切入點(diǎn)，簡要闡述裝置的控制辦法，并分析裝置故障情況，最后提出故障排除的方法。

【關(guān)鍵詞】高壓直流換流站;分合閘控制裝置;故障分析

引言

正常情況，當(dāng)斷路器分合閘時(shí)三相操作也會同步進(jìn)行，但是分合閘的瞬間卻會有一定的變化情況。當(dāng)變壓器出現(xiàn)負(fù)載時(shí)，直流分量的較高涌流以及操作電壓也會隨著一起產(chǎn)生，導(dǎo)致設(shè)備和系統(tǒng)被破壞。為了減少這種破壞的影響力，從直流工程起，分合閘控制裝置就應(yīng)用到高壓直流換流站中，其目的控制單相或者三相斷路器中分閘以及合閘的順序，減少上述沖擊。

一、分合閘控制裝置簡介

在分合閘裝置中，斷路器的分/合命令是通過兩路輸入分開接受的，而各相間的投切時(shí)間，外部參數(shù)通過其他傳感器傳輸過來的輸入值，都是由3個(gè)自適應(yīng)輸入檢測。分合閘控制裝置的輸入/出示意圖如圖1所示。其中一個(gè)重要的外部參數(shù)就是參考電壓，其數(shù)值的確定是來源于斷路器電源上TV的A相。如果自適應(yīng)輸入檢測到參考電壓是0，那么分合閘控制裝置接收到來自輸入量的分/合閘命令的時(shí)候，其處理器會開始計(jì)時(shí)。如果計(jì)時(shí)時(shí)間到了設(shè)定的延時(shí)之后，分合閘控制裝置就會向斷路器中分合閘線圈發(fā)送投入命令。利用自適應(yīng)功能，分合閘控制裝置會把某次投切每相的相位進(jìn)行記載，同時(shí)會按照和期望值之間的相位差，把下次的投切延時(shí)進(jìn)行自動調(diào)整。

圖1 分合閘控制裝置的輸入/出示意圖

（一）合閘順序

分合閘裝置在投入使用之前，應(yīng)把每相之間的時(shí)間間隔進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，因?yàn)樽詈猛肚械南辔晃幢鼐秃蛿嗦菲鞯拿肯嘀g的順序相同。正常情況下，最好投切的相位和這個(gè)相的電壓相關(guān)。如果這個(gè)相的電壓作為參考電壓，那么裝置投入相和參考電壓之間的時(shí)間間隔就由這個(gè)相的電壓和投切相決定。分合閘控制裝置的合閘順序如圖2所示。

圖2 分合閘控制裝置的合閘順序

合閘順序圖中，參考電壓是uref ;斷口電壓是ug;斷口絕緣強(qiáng)度是ubd;回路電流是i。tD1是裝置使用前參考電壓為0時(shí)和理論投切時(shí)刻之間的時(shí)間間隔;tD2是斷路器操作時(shí)分合閘時(shí)間的偏差;合閘之前會產(chǎn)生預(yù)起弧，相比電流產(chǎn)生的時(shí)間，合閘觸頭實(shí)際接觸的時(shí)間要晚一些，這個(gè)延遲時(shí)間就是tD3。

從圖2可以得知，tD1在A相上是0ms，在B相上是6.7ms，在C相是3.3ms，相對的相角分別是0o、120o、60o。

斷路器運(yùn)行的時(shí)候，不僅機(jī)械分合閘會占據(jù)時(shí)間，還有其偏差的時(shí)間。從理論上來看，與延遲合閘相比，過早合閘后會產(chǎn)生較大的沖擊電壓，因此即使最合適的合閘相位還是會產(chǎn)生延遲。

（二）分閘順序

與合閘比較而言，分閘在熄弧時(shí)間上更長，為了防止再次燃弧或重新產(chǎn)生沖擊，就需要斷路器的觸頭在電壓到了過零點(diǎn)后就必須馬上分開。分合閘控制裝置中分閘順序如圖3所示。

圖3 分合閘控制裝置的分閘順序

tˊD1是電壓過零點(diǎn)和某相電流過零點(diǎn)之間的時(shí)間間隔;tˊD2是斷路器的分開時(shí)間和最近電流過零點(diǎn)之間的時(shí)間間隔一半。把A相電壓當(dāng)作參考電壓且從0開始， tˊD1在A相上是5ms，在B相上是11.7ms，在C相上是8.3ms，相對的相角分別是90o、210o、150o。從圖3中可以看出，tˊD2延時(shí)在A、B、C三相是數(shù)值基本一致。

二、分合閘控制裝置的控制辦法

根據(jù)分合閘控制分閘和合閘順序的分析，其控制辦法主要是看三相之間的相角控制。下面從兩種斷路器中分合閘控制裝置的控制辦法進(jìn)行分析，即交流濾波器小組的斷路器和變壓器進(jìn)線的斷路器。首先交流濾波器小組的斷路器由分合閘控制裝置控制合閘時(shí)，根據(jù)A—B—C相隔60o（大概3.33ms）的順序進(jìn)行控制;交流濾波器小組的斷路器由分合閘控制裝置控制分閘時(shí)，根據(jù)A—B—C相隔120o（大概6.6ms）的順序進(jìn)行控制。其次，變壓器進(jìn)線的斷路器由分合閘裝置控制其分合有利于減小勵磁涌流。變壓器進(jìn)線的斷路器合閘由分合閘裝置控制時(shí)，根據(jù)A相首先合閘，C、B相同時(shí)合閘，其合閘的控制順序是和A相合閘時(shí)間相隔90o（大概5ms）;變壓器進(jìn)線的斷路器分閘由分合閘裝置控制時(shí)，根據(jù)A—B—C相隔60o（大概3.3ms）的順序進(jìn)行控制。

三、分合閘裝置故障情況分析

分合閘控制裝置還可以當(dāng)作一些短路器的故障警報(bào)器，如果斷路器產(chǎn)生故障就會發(fā)出警報(bào)。分合閘控制裝置出現(xiàn)問題，除了會導(dǎo)致裝置自身故障之外，還會影響斷路器出現(xiàn)故障，因此為了防止斷路器故障產(chǎn)生嚴(yán)重事故，就有必要對分合閘控制裝置產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行認(rèn)真地分析。

（一）分合閘裝置故障報(bào)警的原因和處理辦法

1、裝置電源消失。這種故障只要恢復(fù)電源報(bào)警就會消失。

2、程序丟失。這種故障會導(dǎo)致觸發(fā)ALARM燈亮，裝置報(bào)警，分合閘控制裝置顯示器上會顯示“WATCHDOG ERROR PROGRAM STOPPED FEFER TO MA—NUAL”。此時(shí)就需要把裝置復(fù)歸，然后再檢查設(shè)定值，該報(bào)警就會消失。

3、計(jì)算時(shí)間和之前設(shè)定值有偏差。這種情況之下ALARM燈亮，裝置會顯示“EEPROM ERROR PROGRAM STOPP ED FEFER T O MANUAL”。處理辦法只需重新出入設(shè)定值即可。

4、某相兩次完成投切的時(shí)間差超過3.5ms，ALARM燈亮，裝置報(bào)警，裝置會顯示“TIME DEV. >”。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)來看，這種報(bào)警可能因斷路器操作回路出現(xiàn)故障，是需要重點(diǎn)檢查的故障。處理辦法是分別檢查斷路器的合閘和分閘時(shí)間。

5、某相兩次完成投切的時(shí)間差超過2ms但低于3.5ms，裝置會顯示“TIME DEV. <”，這種報(bào)警需要有待確認(rèn)。

6、合閘后，裝置在750ms內(nèi)未檢測到電流，ALARM燈亮，裝置報(bào)警，裝置顯示“NO RESP”。這種故障之下，裝置的自適應(yīng)功能會失效，需要對外部電流的回路進(jìn)行檢查。

7、在檢查裝置時(shí)交流母線電壓未被檢測到，ALARM燈亮，裝置報(bào)警，裝置會顯示“ NO REF VOLTAGE / UNSYNCHRONIZED / SWIT CHING”。處理辦法恢復(fù)交流母線電壓。

（二）分合閘裝置故障原因分類

1、交流母線失壓。比如斷路器本處于運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行人員將其轉(zhuǎn)成熱備用，導(dǎo)致交流濾波器母線TV失壓，進(jìn)而致使其中分合閘控制裝置出現(xiàn)故障。

2、斷路器合閘順序錯誤。比如本該A、B、C合閘順序應(yīng)是三相相隔60o依次合閘，但實(shí)際卻是先把C相投入，B相落后C相60o，A相又落后B相30ms，如圖4所示。

圖4 斷路器合閘順序錯誤波形圖

3、空和斷路器?？蘸献儔浩饔嘘P(guān)的斷路器或者交流濾波器的小組斷路器的過程中，斷路器中不會有電流流過，導(dǎo)致分合閘控制裝置無法檢測到電流，裝置也會發(fā)生報(bào)警信號。

四、故障排除

（一）修改tD2

斷路器操作時(shí)，機(jī)械分合閘時(shí)間會出現(xiàn)時(shí)間偏差tD2。在實(shí)際工作運(yùn)行中，交流濾波器會因?yàn)楹祥l時(shí)間過早導(dǎo)致分合閘控制裝置出故障的狀況，因此，為了減少合閘時(shí)出現(xiàn)的沖擊電壓，同時(shí)為了確保絕緣強(qiáng)度，將設(shè)備存在的隱患消除，就需要把全部交流濾波器中對應(yīng)的分合閘控制裝置的內(nèi)部參數(shù)tD2從0.7改到0.9ms。

（二）帶電分合閘試驗(yàn)

當(dāng)某種斷路器檢修完成后，運(yùn)行人員還需要通過多次的帶電分合閘試驗(yàn)對斷路器進(jìn)行復(fù)查，首先應(yīng)檢查SER上的分合閘控制裝置報(bào)警信號，然后檢查TFR。假如第一次合閘時(shí)，斷路器的三相電壓超過100kv，且相間電流之間的時(shí)間差超過范圍，那么就需要再次進(jìn)行帶電分合閘試驗(yàn)，直到合閘時(shí)三相電壓和相間電流之間時(shí)間差合格才可以將斷路器投入使用。

五、結(jié)束語

通過分合閘控制裝置的簡介和控制辦法的分析，以及故障情況的列舉，可以得知這種裝置不僅能掌握斷路器投切的時(shí)間差，做到分相分合閘，減小沖擊，還能根據(jù)裝置顯示的故障信息，判斷路器處于什么運(yùn)行狀況，對斷路器的故障進(jìn)行預(yù)防，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的電力事故。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣曉華.10kV配電所斷路器分合閘控制回路故障分析及改進(jìn)技術(shù)[J].西鐵科技，2009（04）.

[2]黃元生.特高壓變電站無功裝置主斷路器合閘控制優(yōu)化改進(jìn)及效益評估[J].高壓電器，2013（06）.

[3]李嘉，胡仲霞.配電所控制回路故障及改進(jìn)技術(shù)[J].電氣化鐵道，2010（05）.

[4]程戰(zhàn)斌.法國阿爾斯通公司的Point-on-Wave Controller[J].西北電力技術(shù)，2004（06）.