熊 楠

（貴州電網(wǎng)公司貴陽供電局，貴陽 550002）

斷路器的控制回路是繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確切除電網(wǎng)運(yùn)行故障最直接的途徑。在大部分采用內(nèi)橋接線的110kV 變電站中，110kV 分段斷路器能否正確動(dòng)作是影響供電可靠性的關(guān)鍵因素之一。因此，分段斷路器的控制回路就顯得尤為重要，體現(xiàn)在：能提供與實(shí)際一致的跳、合位位置接點(diǎn)給備自投作為必要的判據(jù)開入；在采用分段備自投方式時(shí)線路故障，能確保分段斷路器可靠合閘；若采用進(jìn)線備自投方式時(shí)主變故障，能確保主變保護(hù)第一時(shí)限切除分段斷路器，防止故障范圍擴(kuò)大等方面。本文針對一起出現(xiàn)在110kV 分段110 斷路器控制回路上的故障以及在回路檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并探討相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 故障的產(chǎn)生及風(fēng)險(xiǎn)

1.1 故障的產(chǎn)生

這起110 斷路器控制回路故障發(fā)生在某110kV城區(qū)變電站內(nèi)，110 斷路器操作機(jī)構(gòu)及端子箱均為戶外式。故障產(chǎn)生時(shí)天氣情況為陣雨，監(jiān)控后臺發(fā)出“直流饋線屏××支路絕緣故障”、“110kV 分段110 斷路器控制回路斷線”以及備自投等裝置失電的信號。運(yùn)行人員到現(xiàn)場進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)：

1）110kV 母聯(lián)及PT 并列屏上分段110 斷路器控制電源空開（以下簡稱“1-4DK 空開”）跳閘，其余裝置電源空開正常投入，但組成該屏的PT 并列、備自投、分段斷路器操作箱及分段測控等裝置均已失電。

2）直流饋線屏上供給110kV 母聯(lián)及PT 并列屏的惟一一路直流電源的總空開跳閘。

隨后，運(yùn)行人員分別對跳閘的兩個(gè)空開進(jìn)行了試送。在先投入1-4DK 空開的情況下，直流屏總空開試送失?。辉诓煌度?-4DK 空開的情況下，直流屏總空開試送成功，除110 斷路器操作箱外，其余裝置均成功復(fù)電。據(jù)此，初步判斷在110 斷路器控制回路上有直流接地或短路故障產(chǎn)生。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)分析

該變電站為內(nèi)橋接線方式，故障發(fā)生時(shí)，處于分列運(yùn)行狀態(tài)。110kV 側(cè)備自投采用分段備投方式，110 斷路器在熱備用狀態(tài)。因此，這起故障所造成的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)主要是：一旦任一一條進(jìn)線的斷路器因線路保護(hù)動(dòng)作永跳后，110 斷路器無法通過備自投自動(dòng)合閘，也無法進(jìn)行手動(dòng)合閘，導(dǎo)致較大范圍的城區(qū)停電，造成負(fù)荷損失。

2 測試結(jié)果與討論

在進(jìn)行回路檢查之前，為了確保安全，經(jīng)調(diào)度許可，將110 斷路器操作至冷備用狀態(tài)，備自投功能退出。根據(jù)以往運(yùn)行維護(hù)工作中控制回路缺陷的處理經(jīng)驗(yàn)，用排除法分別對斷路器跳、合閘出口及位置監(jiān)視回路，控制電源所供其他回路進(jìn)行了檢查。

2.1 斷路器跳、合閘出口及位置監(jiān)視回路檢查

1）故障點(diǎn)預(yù)判

由于110 斷路器操作機(jī)構(gòu)及端子箱均在戶外，故障發(fā)生時(shí)伴有陣雨，操作機(jī)構(gòu)或端子箱內(nèi)進(jìn)水引發(fā)回路上接地或絕緣下降的可能性較大，所以優(yōu)先檢查圖1中斷路器跳、合閘出口及位置監(jiān)視回路。又因?yàn)?10 斷路器在分閘位置，正常情況下跳位監(jiān)視及合閘出口回路中斷路器輔助接點(diǎn)應(yīng)閉合，合位監(jiān)視及跳閘出口回路中斷路器輔助接點(diǎn)應(yīng)打開，所以圖1所示回路中，以下情況發(fā)生時(shí)才有可能造成1-4DK 空開跳閘。

（1）跳位監(jiān)視回路中控制正電+KM 與控制負(fù)電-KM 之間絕緣下降導(dǎo)致短路或者有接地。

（2）合閘出口回路中手合接點(diǎn)SHJ-2、合閘保持接點(diǎn)HBJ、中間繼電器接點(diǎn)ZHJ-1 與+KM 或者與-KM 之間有接地；跳閘保持接點(diǎn)TBJ2 與-KM 之間有接地。

（3）合位監(jiān)視回路中+KM 或者-KM 與斷路器輔助接點(diǎn)之間有接地。

（4）跳閘出口回路中手跳接點(diǎn)STJ-1、跳閘保持接點(diǎn)TBJ-4、保護(hù)跳閘接點(diǎn)BTJ 與+KM 之間有接地，或者-KM 與斷路器輔助接點(diǎn)之間有接地。

圖1 110 斷路器跳、合閘出口及位置監(jiān)視回路圖

2）查找過程及結(jié)果分析

第一步：脫開端子排4D37 號端子上連接操作箱至操作機(jī)構(gòu)的外部電纜后，對1-4DK 空開試送成功。用萬用表量測端子排上連接操作箱內(nèi)部與操作機(jī)構(gòu)的各個(gè)端子，得到如下結(jié)果：

（1）控制正電+KM，4D37、4D40 號端子處對地電位均為+110V。

（2）控制負(fù)電-KM，脫開的電纜芯對地電位均為-110V。

上述結(jié)果表明，合閘出口、合位監(jiān)視及跳閘出口回路并無明顯的接地現(xiàn)象產(chǎn)生。但是在恢復(fù)脫開的電纜時(shí)，1-4DK 空開立即跳開，因此不能排除跳位監(jiān)視回路絕緣下降導(dǎo)致短路或者接地的可能性，也無法對110 斷路器進(jìn)行合閘后的檢查。

第二步：對戶外操作機(jī)構(gòu)及端子箱的跳位監(jiān)視回路部分進(jìn)行檢查：操作機(jī)構(gòu)及端子箱內(nèi)部干燥，斷路器輔助接點(diǎn)無接觸不良情況，合閘線圈絕緣正常，直接采用操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部接點(diǎn)的壓力閉鎖回路也無異常。雖然并未找到故障點(diǎn)，卻將故障點(diǎn)可能存在的范圍縮小至斷路器操作箱內(nèi)跳位監(jiān)視回路所在的插件上。

第三步：首先將操作箱內(nèi)部跳位監(jiān)視回路所在的合閘出口插件拔出后，對1-4DK 空開試送成功，驗(yàn)證了之前的推測，同時(shí)也說明其他插件上無故障。繼而對合閘出口插件上各元件進(jìn)行檢查：

（1）合閘自保持線圈HBJ、跳閘自保持線圈TBJ 以及跳位繼電器線圈TWJ 絕緣測試結(jié)果均達(dá)到要求。

（2）各中間繼電器線圈均對消弧回路反向二極管串接了低電阻。

（3）核實(shí)插件內(nèi)部各個(gè)開出針腳到端子排的配線準(zhǔn)確無誤。

然而，將合閘出口插件恢復(fù)至原來位置后，1-4DK 空開依然無法正常投入，并且嘗試?yán)孟嗤吞柕男虏寮M(jìn)行替換的方法也不能成功，排除了故障點(diǎn)存在于跳位監(jiān)視回路所在的合閘出口插件上的可能性。

2.2 其他使用控制電源供電的回路檢查

1）故障點(diǎn)預(yù)判

如圖2所示，除了斷路器跳、合閘出口及位置監(jiān)視回路以外，斷路器控制電源還供給來自測控裝置的遙分、遙合和遙控復(fù)歸，來自母線保護(hù)、備用電源自動(dòng)投入(備自投)裝置的跳閘啟動(dòng)等回路。這些回路均是由測控裝置、母線保護(hù)、備自投裝置提供動(dòng)作接點(diǎn)與操作箱內(nèi)部線圈串聯(lián)后接入控制電源的，于是以下情況會引發(fā)1-4DK 空開跳閘。

（1）這些動(dòng)作接點(diǎn)未完全打開并且操作箱內(nèi)連接該接點(diǎn)的線圈正好絕緣下降。

（2）這些動(dòng)作接點(diǎn)可靠打開但回路中存在動(dòng)作接點(diǎn)與+KM 或者與-KM 之間有接地。

圖2 110 斷路器控制電源所供其他回路圖

2）查找過程及結(jié)果分析

拔出操作箱中的合閘出口插件，送上1-4DK 空開后，依次量測在圖2中連接這些裝置與操作箱的端子處，得到：4D48、4D45、4D51、4D26 以及4D47號端子對地電位均為-110V。結(jié)果顯示出這些回路中無論是從各裝置來的接點(diǎn)，還是操作箱內(nèi)的線圈均是正常的。盡管進(jìn)一步縮小了查找范圍，但仍無法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。

2.3 故障點(diǎn)的確定及成因分析

利用類似檢查斷路器操作箱內(nèi)部插件的方法，有針對性的依序脫開端子排上并接在控制電源正、負(fù)電端子上的內(nèi)部配線和外部電纜，每脫一根即試送一次空開，最終在圖2所示的斷路器位置開出回路中找到故障點(diǎn)。脫開并接在負(fù)電上的4n36 內(nèi)部配線后，整個(gè)110 斷路器控制回路恢復(fù)正常。

經(jīng)檢查，因?yàn)?10 斷路器在分位，圖1的合閘出口回路中閉合的斷路器輔助接點(diǎn)使TWJ 常勵(lì)磁，所以TWJ2-1 常開接點(diǎn)在短路前正好一直保持吸合狀態(tài)。圖2中斷路器位置開出至手合/手跳操作把手回路中RL 電阻絕緣下降，LD 燈的內(nèi)阻又很小，因而在TWJ2-1 常開接點(diǎn)閉合的情況下，直接導(dǎo)致了控制電源正、負(fù)電之間短路，造成控制電源1-4DK空開跳閘。而在之前的查找過程中，從操作機(jī)構(gòu)或者操作箱斷開了合閘出口回路，使TWJ 線圈失磁而斷開了短路點(diǎn)，給查找工作帶來誤區(qū)，增加了故障查找的時(shí)間。

3 暴露的主要問題及預(yù)防措施

3.1 斷路器控制電源空開的獨(dú)立供電問題

在110 斷路器操作箱與備自投、分段測控等裝置共同組成的屏上，斷路器控制電源與其他裝置電源的直流供電回路沒有分開是這起故障所反應(yīng)出來的主要問題之一。從圖3所示回路上看，斷路器控制電源與其他裝置電源分別裝設(shè)了專用的直流空開，所有空開共同使用直流饋線屏上的一條支路的直流輸出總空開提供電源，理論上各自回路的故障可由專用空開優(yōu)先切除。但在這起故障中，斷路器控制電源空開因投入運(yùn)行時(shí)間較長，逐漸老化而引起線圈電磁吸力不足、觸點(diǎn)開斷能力下降，所以未能快速跳開，使得短路故障只能通過直流屏上上一級的總空開跳閘來切除。盡管并沒有直接導(dǎo)致這起故障，但卻間接擴(kuò)大了故障的影響范圍（同屏的其他裝置失電）。

圖3 直流電源供電回路圖

針對上述問題，在工作中需注意：

1）對新建、在建的斷路器控制回路，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)《中國南方電網(wǎng)公司繼電保護(hù)反事故措施匯編》（以下簡稱《反措》）中的要求，確保斷路器控制電源實(shí)現(xiàn)與裝置、信號等其他直流電源供電回路的完全分開，在直流饋線屏上由單獨(dú)的支路獨(dú)立供電。對投運(yùn)時(shí)間較早、此前并未按照《反措》規(guī)定搭建的斷路器控制回路，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回路改造。

2）在選擇或定期檢驗(yàn)斷路器控制電源空開時(shí)，有必要按《反措》要求對空開的額定工作電流、負(fù)載切斷能力等性能進(jìn)行校核，對不滿足要求或運(yùn)行達(dá)到一定年限的空開及時(shí)進(jìn)行更換。

3）在《反措》中適當(dāng)?shù)?、系統(tǒng)地增加對組成整個(gè)斷路器控制回路的操作箱內(nèi)部插件、操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部元件、電源空開的最長運(yùn)行年限要求。

3.2 斷路器控制電源上的“附加回路”問題

造成這起故障的直接原因是斷路器操作箱內(nèi)接入至控制電源的一組斷路器跳位監(jiān)視回路短路。而根據(jù)現(xiàn)場回路檢查的結(jié)果以及操作箱廠家的回路原理圖，這組跳位監(jiān)視回路是從合閘出口回路中TWJ開出空接點(diǎn)，供給測控、遠(yuǎn)方/就地把手等設(shè)備監(jiān)視斷路器位置用，并沒有被強(qiáng)制要求使用控制電源。這個(gè)問題在大部分已投運(yùn)的變電站內(nèi)普遍存在。

針對上述問題，在工作中需注意：

1）除了必須使用斷路器控制電源的跳/合閘出口、斷路器防跳、壓力閉鎖等回路，在保證控制回路正確且功能完整的前提下，應(yīng)盡量減少和避免其他“附加”回路接入并使用斷路器控制電源。

2）在《反措》中進(jìn)一步完善對整個(gè)斷路器控制回路的回路規(guī)范、規(guī)定，切實(shí)執(zhí)行，確保控制回路上各功能的實(shí)現(xiàn)不受無關(guān)回路的影響。

3.3 內(nèi)橋接線與分段備自投配合的問題

由于發(fā)生故障的變電站位于城市中心，因而采用高壓側(cè)內(nèi)橋接線方式可在一次設(shè)備數(shù)量上比單母分段方式要少兩個(gè)斷路器，較為節(jié)省占地面積和建設(shè)成本。但是，針對城區(qū)變電站所帶負(fù)荷相對密集的情況，高壓側(cè)內(nèi)橋接線方式必須與分段備自投方式互相配合才可以有效保證供電的穩(wěn)定性和連續(xù)性。這是因?yàn)槿舨捎眠M(jìn)線備自投方式，盡管靠備用進(jìn)線側(cè)的主變發(fā)生故障的影響較小，但靠主供進(jìn)線側(cè)的主變發(fā)生故障，備自投就會閉鎖備用進(jìn)線的斷路器合閘，同時(shí)主變保護(hù)還要?jiǎng)幼髑谐侄螖嗦菲骱椭鞴┻M(jìn)線的斷路器，導(dǎo)致全站失壓。采用分段備自投方式可避免這樣的情況出現(xiàn)，任一側(cè)主變故障不會影響到另一側(cè)供電。

然而，從這起故障中反映出，內(nèi)橋接線與分段備自投配合方式的弊端之一就在于對分段斷路器控制回路的可靠性要求較高。一旦需要將其停下來進(jìn)行操作機(jī)構(gòu)檢修、保護(hù)及測控的分、合閘試驗(yàn)或者發(fā)生與本次相同及類似的故障而控制回路無法正常工作，任一進(jìn)線線路故障時(shí)分段斷路器都不能正確

合閘，造成不必要的負(fù)荷損失。

針對上述問題，在工作中需注意：

1）對投入運(yùn)行時(shí)間較長的變電站定期進(jìn)行備自投試驗(yàn)，以驗(yàn)證備自投動(dòng)作邏輯的準(zhǔn)確性和分段斷路器控制回路出口、信號等各部分的可靠性。

2）加強(qiáng)日常維護(hù)工作中對備自投裝置、分段斷路器操作箱及操作機(jī)構(gòu)等設(shè)備的巡視、檢查。對已運(yùn)行較長時(shí)間的控制回路所涉及的各種裝置、設(shè)備及時(shí)進(jìn)行升級改造。

3）在條件允許的情況下，為對整個(gè)站供電可靠性影響較大，而又不便于停下來進(jìn)行檢修、試驗(yàn)的斷路器控制回路增加一組備用直流控制電源，以防止上述風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。

4 結(jié)論

總而言之，這起故障產(chǎn)生的原因并不復(fù)雜，也并不多見。在回路故障點(diǎn)的檢查及處理過程中，發(fā)現(xiàn)了一些由于歷史原因，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大，同時(shí)在平時(shí)運(yùn)行維護(hù)工作中較為容易被忽視的問題。本文針對這些問題，分別探討了相應(yīng)的預(yù)防措施，作為參考和借鑒。

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