继电保护二次回路的问题与改进之我见

【摘 要】随着电力系统的不断扩大和发展，大容量、高参数机组在电网中的不断投运，电力系统的稳定和发电设备安全运行对继电保护及自动装置的要求越来越高，它不但要求继电保护装置具有良好的可靠性，同时也要求继电保护装置具有较好的稳定性。本文作者针对一起10 kV线路跳闸故障，结合操作箱内部回路结构，有效地解决合闸回路和跳闸回路中存在的问题。仅供同行借鉴。

【关键词】继电保护;二次回路;控制回路断线

电力系统中，二次回路通常包括用以采集一次系统电压、电流信号的交流电压回路、交流电流回路，用做对断路器及隔离开关等设备进行操作的控制回路。所以说，电力系统的控制对象主要包括断路器、隔离开关等，其中断路器是用来连接电网，控制电网设备与线路的通断，送出或断开负荷电流，切除故障的重要设备，其控制回路非常重要，所以对控制回路断线的监视也就显得尤为重要。

广东电网公司汕头供电局110kV变电站某10kV线路跳闸，但是保护本身重合闸是在投入状态，保护面板显示“控制回路断线”的故障信号，检查现场二次操作回路，发现合闸线圈HQ表面完好，用手触摸表面未感到发热迹象，而且机构箱内无异味。用万用表测量HQ电阻，表面显示是40MΩ。合闸线圈和跳闸线圈的内阻一般是几十欧姆至几百欧姆不等，显然此线路的HQ内部绕组已经断路。但是在此之前保护未报出“控制回路断线”的信号，由此可见保护本身在这操作回路的监控存在缺陷。

1、合闸回路、跳闸回路及回路监视

现在变电站线路保护以微机型居多，下面介绍一下微机线路保护跳合闸原理。

操作回路如图1、图2所示，为了构成完整的操作回路，图中将手动跳合闸回路与合闸线圈HQ和跳闸线圈TQ串联起来，中间经过了断路器的辅助接点。断路器的辅助接点分为常开（动合）和常闭（动断）两种。断路器处于跳闸位置时，常开闭合，常闭打开；断路器处于合闸位置时，常开打开，常闭闭合。合闸回路中引入常闭接点，跳闸回路中引入常开接点。

合闸和跳闸的过程就是继电器辅助接点和断路器辅助开关接点的配合，让合闸线圈和跳闸线圈达到额定电压，让合闸和跳闸出口。

现在的二次图纸设计中的“控制回路断线”信号出口，如图3示，断路器合闸位置时：跳位继电器TWJ常闭接点闭合，合位继电器HWJ通电，常闭接点打开，此时报不出“控制回路断线”的信号；如果两组跳闸监视回路中有出现断开状态，HWJ常闭接点闭合，信号回路导通，会有“控制回路断线”信号报出。断路器处于跳闸位置时：合位继电器HWJ常闭接点闭合，跳位继电器TWJ通电，常闭接点打开，此时报不出“控制回路断线”的信号；如果合闸监视回路中有出现断开状态，TWJ常闭接点闭合，信号回路导通，会有“控制回路断线”信号报出。

由上述可知，控制回路断线信号报出有两种情况：一是断路器合闸位置，跳闸监视回路断开；二是断路器跳闸位置，合闸监视回路断开。但回路中未考虑到以下两种情况：一是断路器合闸位置时，合闸线圈内部绕组断路；二是断路器跳闸位置，跳闸线圈内部绕组断路；操作回路已经出现缺陷，但是控制回路断线信号报不出来。这两种情况存在的原因就是操作回路本身存在的通断问题所决定的，因为断路器处于合（跳）闸位置时，断路器常闭（开）辅助接点打开，合（跳）闸回路处于断开状态，如果XY（X'Y'）之间再出现断开点，监视回路不能够监视出来，由于电缆出现断路的几率很小，所以只考虑线圈内部绕组断路的可能性，变电站合闸线圈早已被烧坏，却未被及时发现，就是这种缺陷造成的，下面介绍一种方法监视线圈内部绕组断路。

2、改进控制回路断线监视的方法

2.1 操作回路增加合（跳）闸线圈监视回路

操作回路增加合（跳）闸线圈监视回路，改进方案如图4、图5示。合闸操作回路中增加合闸回路监视继电器HHJJ和两个断路器常开辅助接点，合闸出口回路中增加一个断路器常闭辅助接点。跳闸操作回路中增加跳闸回路监视继电器THJJ和两个断路器常闭辅助接点，跳闸出口回路中增加一个断路器常开辅助接点。

监视的具体原理为：当断路器处于合闸位置时，合位监视继电器常开接点闭合，合闸线圈监视回路中两个断路器常开辅助接点闭合，HHJJ两端达到额定电压，其常闭接点打开，信号回路不通；如果合闸线圈内部绕组断路，HHJJ两端电压降低，达到返回系数，其常闭接点闭合，这时就会报出927信号，定义为“控制回路断线3”（921重新定义为“控制回路断线1”）；当断路器处于跳闸位置时，跳位监视继电器常开接点闭合，跳闸线圈监视回路中两个断路器常闭辅助接点闭合，THJJ两端达到额定电压，其常闭接点打开；如果跳闸线圈内部绕组断路，THJJ两端电压降低，达到返回系数，其常闭接点闭合，这时就会报出925信号，定义为“控制回路断线2”。三个信号代表的故障分析如表1所示。

2.2 改进方法的优缺点

优点：一是不改变原来的跳合闸回路，没有寄生回路，尤其是不会影响到正常的合分闸，因为通过断路器的常开常闭辅助接点可将增加回路与原来回路断开。二是如果增加的电压监视继电器参数选择适当（合闸回路监视继电器内阻大于跳位继电器内阻之和，跳闸回路监视继电器内阻大于合位继电器内阻之和），长期带电不会影响线圈的使用寿命。比如改进之前的回路中，断路器处于合闸位置时，跳闸线圈通过合位监视回路一直处于带电状态，但是电流是非常小的，在其使用寿命内不会影响其正常工作。三是增强了继电保护的可靠性，消除了原来操作回路存在的隐患，减少线路故障停运时间。插件变动相对较少，投入费用小。

缺点：在断路器处于合闸位置时，如果此时合闸回路监视继电器HHJJ出现短路状况，合闸线圈励磁，保护误动作。但是插件中出现这样的概率还是很低的，解决的方法就是回路中再增加一个高阻以降低短路概率。如果HHJJ出现断路，那么增加回路就失去了其作用，达不到监视效果，跳闸回路也存在相似情况。

3、结束语

增加电压监视继电器，可以很好地监视跳闸线圈和合闸线圈的通断情况，增大了操作回路的全局客观性，完善了“控制回路断线”信号的状态，在查找操作回路故障时更加具有针对性，增加电网的安全运行稳定性，提高继电保护控制回路动作的可靠性。