毛 劍 羅 超 支彥華 晏青松

（黃岡大別山發(fā)電有限責(zé)任公司，湖北 黃岡438000）

0 引言

高壓開關(guān)用于開斷或閉合電路中的電流，是電力系統(tǒng)中重要的控制及保護(hù)執(zhí)行元件，其對(duì)控制回路的可靠性要求非常高。高壓開關(guān)的控制電源消失、輔助接點(diǎn)接觸不良、跳／合閘線圈開路等原因都會(huì)造成開關(guān)失靈。因此，開關(guān)的控制回路應(yīng)能實(shí)時(shí)監(jiān)視開關(guān)控制電源及跳／合閘回路的完好性。當(dāng)開關(guān)控制電源消失或跳／合閘回路故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)出“控制回路斷線”信號(hào)，以提醒運(yùn)行和檢修人員采取措施處理。

1 開關(guān)控制回路原理及“控制回路斷線”報(bào)警信號(hào)簡(jiǎn)析

圖1是經(jīng)過簡(jiǎn)化后的典型開關(guān)控制回路。

圖1 簡(jiǎn)化后的典型開關(guān)控制回路

圖1 中，跳閘啟動(dòng)繼電器TQJ線圈和電阻R3組成跳閘啟動(dòng)回路。防跳繼電器TBJ1常閉接點(diǎn)、跳閘啟動(dòng)繼電器TQJ常閉接點(diǎn)、合閘啟動(dòng)繼電器HQJ線圈及電阻R2組成合閘啟動(dòng)回路。防跳繼電器TBJ1常開接點(diǎn)、跳閘啟動(dòng)繼電器TQJ常開接點(diǎn)、防跳繼電器TBJ1線圈及電阻R1組成開關(guān)的防跳回路。跳閘保持繼電器TBJ2常開接點(diǎn)、跳閘啟動(dòng)繼電器TQJ常開接點(diǎn)、跳閘保持繼電器TBJ2線圈、開關(guān)常開輔助接點(diǎn)DL及跳閘線圈T Q組成跳閘回路。

合閘保持繼電器HBJ常開接點(diǎn)、合閘啟動(dòng)繼電器HQJ常開接點(diǎn)、合閘保持繼電器HBJ線圈、開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)DL及合閘線圈HQ組成合閘回路。

電阻R5、合閘位置繼電器H WJ線圈、開關(guān)常開輔助接點(diǎn)DL及跳閘線圈組成合閘監(jiān)視回路。

電阻R4、跳閘位置繼電器T WJ線圈、開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)DL及合閘線圈組成跳閘監(jiān)視回路。

H WJ和T WJ的常閉接點(diǎn)串聯(lián)，即形成“控制回路斷線”報(bào)警回路。

當(dāng)開關(guān)處在合位時(shí)，其常開輔助接點(diǎn)DL閉合。此時(shí)若微機(jī)跳閘繼電器TJ閉合，或者有遙分、手分命令來時(shí)，TQJ吸合，其常開接點(diǎn)閉合，接通跳閘回路，TBJ2線圈帶電吸合并自保持，TQ帶電使開關(guān)跳閘。當(dāng)開關(guān)完成跳閘動(dòng)作后，其常開輔助接點(diǎn)DL斷開，切斷TBJ2的自保持回路，TBJ2返回，整個(gè)跳閘操作結(jié)束。

當(dāng)開關(guān)處于分位時(shí)，開關(guān)的常閉輔助接點(diǎn)DL閉合。此時(shí)若微機(jī)合閘繼電器HJ閉合，或者有遙合、手合命令來時(shí)，HQJ吸合，其常開接點(diǎn)閉合，接通合閘回路，HBJ線圈帶電吸合并自保持，HQ帶電使開關(guān)合閘。當(dāng)開關(guān)完成合閘動(dòng)作后，其常閉輔助接點(diǎn)DL斷開，切斷HBJ的自保持回路，HBJ返回，整個(gè)合閘操作結(jié)束。

若無防跳回路，則當(dāng)開關(guān)合閘于故障回路且因某種原因合閘命令一直存在，如微機(jī)合閘、手合或遙合繼電器某個(gè)接點(diǎn)粘死時(shí)，開關(guān)會(huì)因保護(hù)動(dòng)作而跳開。但因合閘命令繼續(xù)存在，開關(guān)隨即又合上，然后又跳開，如此反復(fù)，即所謂的開關(guān)跳躍現(xiàn)象。開關(guān)跳躍會(huì)對(duì)開關(guān)造成極大損害甚至爆炸。圖1所示的防跳回路原理為：當(dāng)合閘命令一直存在且開關(guān)合閘于故障回路時(shí)，保護(hù)動(dòng)作使TQJ吸合，其常開接點(diǎn)閉合，使TBJ1吸合并自保持，TBJ1的常閉接點(diǎn)斷開，切斷合閘啟動(dòng)回路，使開關(guān)無法再合閘。直至合閘命令消失后，TBJ1才會(huì)因自保持回路被切斷而返回，從而防止開關(guān)跳躍。

開關(guān)在合位時(shí)，其常開輔助接點(diǎn)DL閉合，合閘監(jiān)視回路接通，有電流流過。開關(guān)的跳閘線圈TQ為電流型線圈，其阻值較小。而H WJ的線圈為電壓型，其阻值相比TQ要大得多。因此，H WJ線圈上分得的電壓比TQ要大得多，足以使H WJ動(dòng)作，但TQ因回路中的電流太小而不動(dòng)作。即，正常情況下，若開關(guān)處于合位且跳閘回路完好，則H WJ帶電吸合。同理，若開關(guān)處于分位且合閘回路完好，則T WJ帶電吸合。

正常情況下，開關(guān)不是處于分位就是合位。若操作電源正常，則H WJ或T WJ總有一個(gè)動(dòng)作，一個(gè)不動(dòng)作，“控制回路斷線”回路不通，保護(hù)裝置不會(huì)發(fā)出控制回路斷線報(bào)警。若開關(guān)處在合位而跳閘回路因故障不通，或者開關(guān)處在分為但合閘回路因故障不通，或者控制電源失電，則H WJ和T WJ都不動(dòng)作，它們的常閉接點(diǎn)閉合，“控制回路斷線”回路接通，保護(hù)裝置隨即發(fā)出控制回路斷線信號(hào)。

由“控制回路斷線”信號(hào)發(fā)出原理可知，其僅能監(jiān)測(cè)處于合閘監(jiān)視回路或跳閘監(jiān)視回路中的元件及其回路的完好性，未被包含在這些回路中的元件出現(xiàn)故障，保護(hù)裝置不會(huì)發(fā)出告警信號(hào)。因此，合閘監(jiān)視回路或跳閘監(jiān)視回路必須盡可能多的包含控制回路元件。

2 ××發(fā)電廠F－C開關(guān)控制回路設(shè)計(jì)缺陷造成保護(hù)裝置不報(bào)“控制回路斷線”的事件經(jīng)過

××發(fā)電廠一期工程建設(shè)有兩臺(tái)660 MW發(fā)電機(jī)組，其碎煤機(jī)、磨煤機(jī)、空壓機(jī)等額定電流在200 A以下的6 k V廠用高壓電機(jī)全部采用VCR193型F－C開關(guān)。F－C開關(guān)是F－C回路的俗稱，由高壓真空接觸器（Contactor）和高壓熔斷器（Fuse）串聯(lián)組合而成。因頻繁操作，該廠F－C開關(guān)不同程度受損，缺陷時(shí)有發(fā)生。

2013年2月11日，該發(fā)電廠＃2碎煤機(jī)電機(jī)F－C開關(guān)無論在遠(yuǎn)方、就地操作還是按下事故按鈕都無法跳閘，運(yùn)行人員最后通過按開關(guān)本體的機(jī)械跳閘按鈕才得以將其斷開。事后檢查確認(rèn)，故障由跳閘回路中常開輔助接點(diǎn)DL接觸不良造成該回路不通引起。而查閱開關(guān)保護(hù)裝置的事件記錄及運(yùn)行巡檢記錄，均為發(fā)現(xiàn)故障時(shí)該開關(guān)并未報(bào)控制回路斷線報(bào)警信號(hào)。

查閱圖紙及開關(guān)說明書發(fā)現(xiàn)，與真空斷路器不同的是，該發(fā)電廠F－C開關(guān)的跳、合閘線圈啟動(dòng)電流較大。一般保護(hù)裝置的控制回路容量太小，不足以驅(qū)動(dòng)F－C開關(guān)進(jìn)行跳、合閘操作。因此需要通過加裝中間繼電器來擴(kuò)大容量。該發(fā)電廠＃2碎煤機(jī)電機(jī)F－C開關(guān)簡(jiǎn)化后的控制回路如圖2所示。

圖2 ××發(fā)電廠F－C開關(guān)簡(jiǎn)化后的控制回路

相比圖1，圖2在合閘回路和跳閘回路分別加裝了合閘中間繼電器K M2和跳閘中間繼電器KM1。以跳閘回路為例，保護(hù)裝置的跳閘命令不直接作用于F－C開關(guān)的跳閘線圈TQ，而是先啟動(dòng)K M1，K M1吸合后由其常開接點(diǎn)啟動(dòng)TQ。圖2中，R5、H WJ、常開輔助接點(diǎn)DL和TQ組成跳閘監(jiān)視回路。K M1的線圈以及與其相連的常開輔助接點(diǎn)DL，即圖中云框中包含的元件，未包含在跳閘監(jiān)視回路中，它們之中有任何一個(gè)故障開路，開關(guān)將無法跳閘，但保護(hù)裝置不會(huì)發(fā)出“控制回路斷線”報(bào)警信息。此即該發(fā)電廠＃2碎煤機(jī)電機(jī)F－C開關(guān)跳閘回路故障但保護(hù)裝置不發(fā)“控制回路斷線”報(bào)警信息的原因。同理，該開關(guān)的合閘監(jiān)視回路也存在同樣的設(shè)計(jì)缺陷。

進(jìn)一步查閱圖紙發(fā)現(xiàn)，該發(fā)電廠所有的F－C開關(guān)接線都與圖2一樣，即該發(fā)電廠所有F－C開關(guān)的控制回路均存在此設(shè)計(jì)缺陷，具有重大安全隱患。

3 解決方案

由上面的分析可以看出，該發(fā)電廠F－C開關(guān)的控制回路在設(shè)計(jì)上有缺陷，其跳、合閘監(jiān)視回路不能完整監(jiān)視整個(gè)跳、合閘回路的完好性。解決此問題的一個(gè)簡(jiǎn)單可行的辦法是，在圖2的分、合閘回路中分別再串入一個(gè)合閘位置繼電器H WJ′和跳閘位置繼電器T WJ′，如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的F－C開關(guān)控制回路

在圖3中，在跳閘回路中加入H WJ′，與常開輔助節(jié)點(diǎn)DL及TQ串聯(lián)，回路中原有的H WJ改為與常開輔助節(jié)點(diǎn)DL及K M1串聯(lián)。在合閘回路中，加入T WJ′，與DL及K M1串聯(lián)，回路中原有的T WJ改為與常閉輔助節(jié)點(diǎn)DL及K M2串聯(lián)。將H WJ與T WJ的常閉接點(diǎn)串聯(lián)、H WJ′與T WJ′的常閉接點(diǎn)串聯(lián)后，再將它們并聯(lián)，形成新的“控制回路斷線”信號(hào)報(bào)警回路。

如此，即可完整監(jiān)視該發(fā)電廠F－C開關(guān)控制回路的完好性，當(dāng)開關(guān)再次發(fā)生2013年2月11日的類似缺陷時(shí)，保護(hù)裝置就能及時(shí)發(fā)出“控制回路斷線”報(bào)警，避免事故的發(fā)生。此方案對(duì)回路的改動(dòng)小，成本低，效果明顯。

4 結(jié)語

“控制回路斷線”是高壓開關(guān)非常重要的告警信號(hào)，一旦該信號(hào)發(fā)出，運(yùn)行和檢修人員必須立即查找原因并處理?！翱刂苹芈窋嗑€”報(bào)警信號(hào)回路在設(shè)計(jì)上必須能盡可能多地監(jiān)測(cè)開關(guān)控制回路中元件及接線的完好性，尤其是跳、合閘線圈及開關(guān)輔助接點(diǎn)這些易損元件的完好性。

［1］沈詩佳.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及二次回路［M］.北京：中國電力出版社，2007.