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        10 kV斷路器防跳回路分析及改造

        2022-11-25 13:38:56堯,李
        電力安全技術(shù) 2022年1期

        肖 堯,李 曼

        (寧夏中寧發(fā)電有限責(zé)任公司,寧夏 中衛(wèi) 755100)

        0 引言

        斷路器防跳回路可以防止斷路器因某些原因?qū)е碌姆磸?fù)分合閘,即斷路器跳躍。如果防跳回路不完善,就可能使斷路器的遮斷能力下降、機(jī)構(gòu)損壞,若合于故障點(diǎn)時(shí),甚至可能引起開(kāi)關(guān)爆炸,并對(duì)系統(tǒng)造成沖擊,威脅人身及設(shè)備安全。斷路器發(fā)生跳躍有兩種情況。

        (1) 當(dāng)斷路器合于故障點(diǎn)時(shí),保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳開(kāi),若此時(shí)合閘脈沖仍未解除,斷路器將再次合閘,如此反復(fù)導(dǎo)致斷路器跳躍。

        (2) 當(dāng)斷路器機(jī)構(gòu)有問(wèn)題時(shí),無(wú)法使斷路器正常合閘,若此時(shí)斷路器合閘脈沖仍未解除,將導(dǎo)致斷路器反復(fù)合分閘,導(dǎo)致斷路器跳躍。

        1 斷路器防跳設(shè)計(jì)原理

        寧夏某發(fā)電公司的10 kV 斷路器,除進(jìn)線采用帶防跳功能的ZN63 型外,其余均采用不帶防跳功能的F—C 型,設(shè)計(jì)初衷是由微機(jī)式綜合保護(hù)裝置提供防跳功能,型號(hào)為PA100-M。

        裝置采用了串聯(lián)型防跳設(shè)計(jì)原理,即當(dāng)斷路器處于合閘位置時(shí),若保護(hù)跳閘出口接點(diǎn)BTJ 閉合或外部有跳閘指令開(kāi)入時(shí),TBJ 線圈勵(lì)磁啟動(dòng),啟動(dòng)電流應(yīng)不小于100 mA,合閘回路常閉接點(diǎn)TBJV 斷開(kāi),常開(kāi)接點(diǎn)TBJ,TBJV 閉合,若此時(shí)合閘脈沖仍未解除或HBJ 接點(diǎn)粘死,TBJ 常開(kāi)接點(diǎn)閉合使TBJV 線圈勵(lì)磁,TBJV 常閉接點(diǎn)斷開(kāi),切斷合閘回路,使斷路器不會(huì)再次合閘。只有合閘脈沖解除,TBJV 線圈斷電后,控制回路才能恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。

        2 存在問(wèn)題

        通過(guò)對(duì)10 kV F—C 型斷路器進(jìn)行防跳試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)存在以下兩個(gè)問(wèn)題。

        (1) 綜合保護(hù)裝置防跳回路未起作用。就地按下合閘按鈕1HA 并保持,斷路器合閘后,按下分閘按鈕1TA,斷路器發(fā)生跳躍,反復(fù)分合閘,綜合保護(hù)裝置防跳回路根本未起作用。

        (2) 斷路器防跳回路功能存在缺陷。綜合保護(hù)裝置中的防跳回路并不能解決斷路器本身合閘機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題后因合閘脈沖未解除而導(dǎo)致斷路器跳躍的問(wèn)題,即10 kV F—C 型斷路器防跳回路功能存在失靈、不完善等重大缺陷。

        3 原因分析

        針對(duì)10 kV F—C 型斷路器防跳回路存在的問(wèn)題,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及試驗(yàn)進(jìn)行分析,得出以下判斷。

        (1) 防跳回路不起作用的原因。根據(jù)綜合保護(hù)裝置防跳采用串聯(lián)型原理,防跳繼電器靠跳閘回路啟動(dòng),且啟動(dòng)TBJ 線圈電流不能小于100 mA。結(jié)合圖2 可知,綜保跳閘出口X3—18 經(jīng)斷路器常開(kāi)輔助接點(diǎn),與分閘接觸器KMO 線圈串聯(lián)后,回到控制負(fù)電。整個(gè)跳閘回路看似不存在問(wèn)題,但測(cè)量KMO 線圈阻值達(dá)到6.5 kΩ,若其他阻值忽略不計(jì),使保護(hù)出口接點(diǎn)BTJ 閉合或短接外部跳閘指令,則流經(jīng)綜合保護(hù)裝置跳閘回路的電流最大只有30 mA,而防跳啟動(dòng)電流不小于100 mA,顯然,該綜合保護(hù)裝置防跳回路起不了作用。

        綜合保護(hù)裝置分合閘回路最大可通入電流為8 A,10 kV F—C 型斷路器分閘線圈阻值為185 ~200 Ω,斷路器分閘電流在1 A 左右,故綜合保護(hù)裝置自身完全有能力直接接通分閘回路,且綜合保護(hù)裝置內(nèi)部具有可靠的分閘保持回路,即保護(hù)出口接點(diǎn)BTJ 或外部跳閘指令開(kāi)入后,TBJ 線圈啟動(dòng),TBJ 接點(diǎn)閉合,由斷路器常開(kāi)輔助接點(diǎn)負(fù)責(zé)切斷跳閘回路,避免斷路器跳閘線圈和綜保跳閘回路長(zhǎng)時(shí)間帶電,防止保護(hù)出口接點(diǎn)BTJ 拉弧。因此,只要斷路器機(jī)構(gòu)及輔助接點(diǎn)動(dòng)作可靠,便不會(huì)對(duì)綜合保護(hù)裝置內(nèi)接點(diǎn)和回路產(chǎn)生任何影響。

        此外,由于綜合保護(hù)裝置內(nèi)部采用串聯(lián)型防跳原理,當(dāng)遇到設(shè)備發(fā)生故障時(shí),防跳回路啟動(dòng),恰巧此時(shí)合閘指令未解除,可有效防止斷路器再次合閘于故障點(diǎn),避免電氣元件受電流沖擊而擴(kuò)大故障范圍。

        (2) 采用并聯(lián)式防跳回路解決合閘機(jī)構(gòu)問(wèn)題。對(duì)于斷路器合閘機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題后,如發(fā)生機(jī)構(gòu)脫扣、合閘機(jī)構(gòu)不能保持、偷跳等,即因綜合保護(hù)裝置防跳無(wú)法啟動(dòng)而導(dǎo)致斷路器跳躍的問(wèn)題,最有效的方法是采用并聯(lián)式防跳回路。

        并聯(lián)式防跳回路的工作原理是當(dāng)合閘脈沖發(fā)出后,斷路器機(jī)構(gòu)開(kāi)始合閘,如因機(jī)構(gòu)原因使斷路器未停留在合閘后位置,機(jī)構(gòu)仍返回至分閘位置,此時(shí)若合閘脈沖未解除,同時(shí)保護(hù)未動(dòng),保護(hù)裝置內(nèi)部的防跳繼電器線圈不能啟動(dòng),其串在合閘回路的常閉接點(diǎn)仍保持閉合。

        在斷路器機(jī)構(gòu)合閘過(guò)程中,斷路器常開(kāi)輔助接點(diǎn)瞬時(shí)閉合,通過(guò)與斷路器合閘回路并聯(lián)的防跳繼電器JZS 常開(kāi)接點(diǎn)閉合后,使該防跳繼電器勵(lì)磁,最終合閘指令通過(guò)該防跳繼電器常開(kāi)接點(diǎn)閉合使其線圈自保持,其串在合閘回路的常閉接點(diǎn)斷開(kāi),切斷了合閘回路,使斷路器不能再次合閘,只有合閘脈沖解除,防跳繼電器JZS 線圈斷電后,控制回路才能恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。

        綜合以上分析,10 kV F—C 型斷路器防跳回路改造方案中,綜合保護(hù)裝置防跳的可靠性相對(duì)較高,但并聯(lián)式防跳可防止斷路器合閘機(jī)構(gòu)故障而引起的跳躍,因此決定既保留綜合保護(hù)防跳回路功能,也要對(duì)合閘回路進(jìn)行改造,增加并聯(lián)防跳回路。

        4 改造方案

        4.1 初步改造方案

        (1) 取消跳閘回路接觸器KMO。直接由綜合保護(hù)跳閘出口X3—18 經(jīng)斷路器常開(kāi)輔助接點(diǎn)后,直接啟動(dòng)斷路器跳閘線圈,因TQ 阻值小,可保證TBJ 電流線圈起動(dòng)。

        (2) 改用并聯(lián)式防跳回路。保留原合閘回路,采用并聯(lián)式防跳回路,并確認(rèn)繼續(xù)保留合閘回路接觸器KMC。因10 kV F—C 型斷路器合閘線圈阻值在40 Ω 左右,合閘電流為5 ~7 A,雖然在綜合保護(hù)分合閘回路允許電流范圍內(nèi),但從綜合保護(hù)裝置內(nèi)繼電器接點(diǎn)可靠性角度考慮,決定保留合閘接觸器KMC,以起到限制回路電流的作用。

        (3) 并接防跳中間繼電器JZS。在綜合保護(hù)合閘出口回路上并接防跳中間繼電器JZS。

        合閘回路改造后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢驗(yàn),期間發(fā)現(xiàn)2 個(gè)異常現(xiàn)象。

        ① 斷路器在合閘狀態(tài)下,分閘指示燈LD 不滅,且在斷路器不論是分閘還是合閘狀態(tài)時(shí),均保持常亮。

        ② 斷路器合閘后,防跳中間繼電器保持勵(lì)磁狀態(tài)不返回,分閘后,不能再次合閘。

        4.2 最終改造方案

        原因查明后,決定將分、合閘指示燈LD 和HD 的作用簡(jiǎn)化如下。

        (1) 取消其斷路器分、合閘回路監(jiān)測(cè)的作用,只是用來(lái)指示斷路器的狀態(tài),采用可靠性更高的綜合保護(hù)控制回路斷線監(jiān)測(cè)功能。

        (2) 將綜合保護(hù)裝置X3-15 接線改至斷路器合閘機(jī)構(gòu)入口端子上,既可消除斷路器合閘后的寄生回路,又可保證2 套防跳回路的正常使用。

        (3) 對(duì)于并接的防跳中間繼電器,考慮到其常開(kāi)、常閉接點(diǎn)與斷路器合閘回路輔助接點(diǎn)相配合的問(wèn)題,不能因其接點(diǎn)動(dòng)作過(guò)慢而導(dǎo)致斷路器因機(jī)構(gòu)故障出現(xiàn)多次合閘。

        經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,斷路器的合閘時(shí)間為40 ms 左右,而防跳繼電器接點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間不到20 ms,檢驗(yàn)結(jié)果表明兩者之間可以很好地配合。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)10 kV 斷路器防跳回路的成功改造,提高了F—C 型斷路器的可靠性和安全性,不僅積累了經(jīng)驗(yàn),掌握了方法,而且為更多F—C 型斷路器控制回路的完善打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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