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        110 kV斷路器操作電源跳閘發(fā)控制回路斷線缺陷分析處理

        2022-06-15 00:23:08楊娟
        機(jī)電信息 2022年11期
        關(guān)鍵詞:控制回路斷路器

        摘 要:針對(duì)某220 kV變電站內(nèi)110 kV線路斷路器操作電源空開跳閘發(fā)控制回路斷線的缺陷,從現(xiàn)場缺陷排查思路、缺陷原因分析、缺陷處理方法等方面進(jìn)行了闡述,并提出了整改措施,消除了斷路器控制回路的隱患,確保變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行,可供存在同樣設(shè)計(jì)隱患的其他變電站在設(shè)備維護(hù)消缺時(shí)借鑒。

        關(guān)鍵詞:斷路器;控制回路;操作電源;位置指示;缺陷處理

        中圖分類號(hào):TM77? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? 文章編號(hào):1671-0797(2022)11-0072-04

        DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.11.020

        0? ? 引言

        在電力系統(tǒng)中,斷路器是保證正常供電、切除短路故障的重要元件,在整個(gè)電力系統(tǒng)中的作用極為重要,但也是出現(xiàn)問題最多的設(shè)備之一[1]。為保證斷路器可靠動(dòng)作,通常會(huì)設(shè)置斷路器控制回路斷線監(jiān)視回路,用來監(jiān)視斷路器跳、合閘回路是否正常。當(dāng)出現(xiàn)斷路器控制回路斷線告警時(shí),如果剛好有故障發(fā)生,會(huì)出現(xiàn)斷路器拒動(dòng)保護(hù)越級(jí)跳閘,引發(fā)大面積停電,甚至?xí)斐呻娏ο到y(tǒng)癱瘓等事故的發(fā)生,因此該告警需要盡快處理[2]。本文介紹了一起故障點(diǎn)較罕見的110 kV線路斷路器操作電源跳閘,后臺(tái)發(fā)控制回路斷線告警的缺陷處理案例,包括缺陷定位、原因分析、處理方法和防范整改措施等。

        1? ? 線路斷路器控制回路斷線告警現(xiàn)象

        某220 kV變電站內(nèi)的110 kV設(shè)備于2010年7月投運(yùn)。2021-09-13T09:30,該站某熱備用110 kV線路間隔突發(fā)斷路器控制回路斷線故障告警,運(yùn)行人員檢查發(fā)現(xiàn)是因?yàn)楸Wo(hù)屏后斷路器操作電源空開跳閘,且空開一合就跳開。

        2? ? 現(xiàn)場缺陷排查及原因分析

        繼保人員到站后發(fā)現(xiàn),運(yùn)行人員已將110 kV熱備用線路轉(zhuǎn)至冷備用,開關(guān)分位,操作電源空開合上就跳開,后臺(tái)除控回?cái)嗑€告警、裝置告警(PT斷線)、PT失壓外,無其他異常告警信號(hào)。經(jīng)繼保人員初步檢查,在保護(hù)屏端子排測量操作電源正負(fù)極之間電阻值約為11 kΩ,電源正負(fù)極各自對(duì)地絕緣正常,電源正負(fù)極無交、直流寄生,初步判斷為操作電源空開故障;更換操作電源空開后,依然合上就跳開,并且空開可見明顯短路弧光,由此排除電源空開故障,應(yīng)是開關(guān)的控制回路中有短路。下面將依據(jù)開關(guān)控制回路原理圖,介紹現(xiàn)場缺陷排查方法,并進(jìn)行缺陷原因分析。

        2.1? ? 現(xiàn)場缺陷排查

        110 kV線路斷路器控制回路原理圖如圖1所示。斷路器經(jīng)操作空開1K2由直流母線+1KM、-1KM供電,控制回路包括遙控分、合閘,手動(dòng)分、合閘,保護(hù)跳閘及測控屏分、合位指示。按照以往處理斷路器控制回路缺陷經(jīng)驗(yàn),故障多發(fā)生在戶外開關(guān)柜等位置,可根據(jù)斷路器操作回路原理圖及開關(guān)GIS回路圖,依次展開缺陷排查。

        2.1.1? ? 缺陷排查位置1:斷路器GIS分合閘回路

        (1)檢修試驗(yàn)班檢查,斷路器儲(chǔ)能正常,分合閘線圈電阻值正常,機(jī)構(gòu)故障概率較小,現(xiàn)場先交由繼保自動(dòng)化人員檢查。

        (2)斷路器GIS匯控柜分合閘回路原理圖如圖2所示。由圖可以看出,斷路器分合閘回路均是采用常投不勵(lì)磁的繼電器,正常時(shí)分合閘回路不存在一通電就動(dòng)作的接點(diǎn)。檢查時(shí),在GIS匯控柜端子排做了以下測試:僅解開至保護(hù)屏的101回路,空開合上立即跳開;僅解開102回路,空開合上后不跳開;僅解開101和102回路,測量正負(fù)極之間電阻約為10 kΩ;僅解開107、102回路,測量107與102回路之間電阻約為120 Ω(該值經(jīng)檢修試驗(yàn)班確認(rèn)在正常線圈電阻值范圍)。

        結(jié)論:GIS分合閘回路可能有某個(gè)元件故障,通電后產(chǎn)生寄生回路,導(dǎo)致操作電源正負(fù)極短路;產(chǎn)生短路的正電源來自107回路,107回路并聯(lián)了合閘保持和跳位監(jiān)視回路,合閘保持回路此時(shí)不應(yīng)導(dǎo)通,跳位監(jiān)視回路串聯(lián)有較大阻值電阻,正常時(shí)跳位監(jiān)視回路電流很小,即便有短路也不至于令空開跳開,所以操作箱內(nèi)部回路可能有故障。

        2.1.2? ? 缺陷排查位置2:保護(hù)屏操作回路

        (1)保護(hù)屏上開關(guān)操作箱回路原理圖如圖3所示,在保護(hù)屏端子排僅解開至匯控柜的107回路,測量合閘保持和跳位監(jiān)視并聯(lián)電阻值約為22 kΩ。

        (2)檢查保護(hù)裝置型號(hào)為RCS-941AZ,操作插件型號(hào)為SWI220 V,更換同型號(hào)操作回路插件后,空開合上立即跳開。

        結(jié)論:測量合閘保持和跳位監(jiān)視回路電阻未發(fā)現(xiàn)短路現(xiàn)象,且更換操作回路插件后故障依然存在,所以故障點(diǎn)不在操作箱(兩個(gè)操作插件同時(shí)有故障的概率較低);若操作回路沒有故障,則故障點(diǎn)在GIS分合閘回路的可能性也很小,因?yàn)楫a(chǎn)生短路的正電源來自跳位監(jiān)視回路,而跳位監(jiān)視回路原則上短路電流很小。但因?yàn)槎搪饭收现话l(fā)生在回路通電的瞬間,未通電時(shí)檢測不到,未能完全排除GIS分合閘回路的嫌疑,需要進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)致檢查。

        2.1.3? ? 缺陷排查位置3:在保護(hù)屏進(jìn)一步排查斷路器GIS回路

        (1)在保護(hù)屏端子排僅解開跳位監(jiān)視的廠家線,空開合上后不跳開;

        (2)在匯控柜端子排依次解開合閘、防跳、分閘、儲(chǔ)能、氣壓低閉鎖回路的電源正端,并嘗試合操作電源空開,發(fā)現(xiàn)僅在解開合閘回路時(shí),空開可以合上不跳開;

        (3)通過短接接點(diǎn)、按下繼電器測試按鈕使其動(dòng)作等方法令相關(guān)回路導(dǎo)通,測量GIS分合閘回路操作電源正負(fù)極間電阻,電阻阻值變化正常;

        (4)通過手動(dòng)合閘合上斷路器,斷路器合位時(shí),空開合上后不跳開。

        結(jié)論:故障點(diǎn)很隱蔽,只發(fā)生在回路通電的瞬間,未通電時(shí)難以檢測到,是一個(gè)動(dòng)態(tài)缺陷;未通電時(shí)測量不到短路電阻值,可能是因?yàn)楣收匣芈分写嬖谟卸O管特性的元器件,現(xiàn)場的測試手段不能完全排除操作回路和GIS回路的嫌疑,再進(jìn)一步的檢查可能需要廠家介入配合;故障與跳位監(jiān)視回路有較強(qiáng)的聯(lián)系,還應(yīng)檢查與TWJ動(dòng)作有關(guān)聯(lián)的回路。

        2.1.4? ? 缺陷排查位置4:測控屏位置指示

        (1)在保護(hù)屏端子排僅解開至測控屏的跳位指示燈回路(136回路),操作電源空開合上后不跳開;

        (2)拆開測控屏分合閘把手的指示燈部件,發(fā)現(xiàn)外殼有較為明顯的灼傷痕跡,如圖4所示,測量指示燈C+(公共端)至G-(綠燈)端子之間的電阻阻值接近0,判斷綠燈已燒毀,導(dǎo)致回路短路。

        結(jié)論:分位指示燈故障,通電后發(fā)光二極管正向擊穿,導(dǎo)致操作電源正負(fù)極之間短路,操作電源空開跳閘。

        2.2? ? 缺陷原因分析

        根據(jù)2.1節(jié)的缺陷排查結(jié)果,分析缺陷原因如下:如圖5所示,開關(guān)位置指示燈采用的是操作電源,當(dāng)分位指示燈因故障短路時(shí),回路通電瞬間TWJ動(dòng)作接點(diǎn)閉合,操作電源正負(fù)極直接接通短路,從而導(dǎo)致操作電源空開跳閘;不通電時(shí)TWJ不動(dòng)作,指示燈回路不導(dǎo)通,所以用萬用表檢測不出回路是否有故障。

        3? ? 缺陷處理及整改措施

        針對(duì)測控屏位置指示燈故障導(dǎo)致開關(guān)分位時(shí)正負(fù)電源短路,進(jìn)而導(dǎo)致控制電源空開跳閘發(fā)控制回路斷線的情況,采取了以下處理方法:(1)拆開并更換測控屏分合閘把手的指示燈部件;(2)在斷電情況下,對(duì)接線以及整個(gè)控制回路搖絕緣,確保絕緣正常;(3)檢查相關(guān)安全措施和二次回路是否已恢復(fù)正常狀態(tài)。

        更換指示燈部件后,斷路器操作電源空開可正常合上不再跳開。檢查變電站后臺(tái)無異常告警信號(hào),后臺(tái)遙控分合閘斷路器正常,通電觀察20 min,故障不再發(fā)生,可判斷回路無其他故障點(diǎn),缺陷得以消除。

        本次缺陷處理過程中,按照以往的經(jīng)驗(yàn)依次對(duì)操作電源空開、GIS分合閘回路、操作箱回路進(jìn)行仔細(xì)排查,依次排查通常情況下最可能發(fā)生故障的回路,均未能準(zhǔn)確定位故障。而該站將開關(guān)操作電源用在位置指示回路,指示燈短路時(shí)將操作電源跳開,導(dǎo)致TWJ失電、接點(diǎn)斷開,用萬用表檢測不出回路是否有故障,導(dǎo)致該故障回路存在隱蔽性。

        本次發(fā)現(xiàn)的斷路器控制回路異常主要由設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)不合理造成,施工設(shè)計(jì)圖的設(shè)計(jì)除在原理上需保證正確外,還應(yīng)符合現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用條件和要求[3]。該缺陷暴露出未采用變電站典型設(shè)計(jì)會(huì)增加斷路器分合閘回路故障的風(fēng)險(xiǎn),且故障時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)。由于該站運(yùn)行年限較久,整改涉及停電間隔多,因此將此問題記錄備案并加強(qiáng)巡視維護(hù),后期結(jié)合技改項(xiàng)目批次整改。

        4? ? 結(jié)語

        變電站開關(guān)控制回路斷線是電力檢修工作中常遇到的缺陷[4],及時(shí)有效的消缺對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義[5]。本文針對(duì)一起故障點(diǎn)較罕見的110 kV斷路器操作電源跳閘發(fā)控回?cái)嗑€的缺陷,詳細(xì)介紹了整個(gè)缺陷排查與處理的過程和方法,具有較好的工程借鑒意義。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 陳鐵軍.110 kV斷路器遠(yuǎn)控分閘開關(guān)拒動(dòng)跳閘線圈燒毀故障原因分析與處理防范[J].機(jī)電信息,2018(36):87-88.

        [2] 詹樺.斷路器控制回路斷線的原因分析及處理方法[J].機(jī)電信息,2019(29):16-17.

        [3] 龍永平.斷路器控制回路的動(dòng)作異常分析[J].電工技術(shù),2013(5):68-69.

        [4] 黃鎮(zhèn),吳堅(jiān),???,等.開關(guān)控制回路斷線自診斷裝置的研制及應(yīng)用[J].電工技術(shù),2018(19):58-60.

        [5] 林利祥,原毅青.220 kV主變風(fēng)機(jī)電源開關(guān)雨天頻繁跳閘缺陷分析與處理[J].電工電氣,2018(3):72-73.

        收稿日期:2022-03-21

        作者簡介:楊娟(1987—),女,安徽馬鞍山人,碩士研究生,工程師,從事變電繼保工作。

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