浅析西门子断路器与保护断路器操作箱的配合

摘要:西门子高压开关在国内电力系统中被广泛采用,在实际运行中,在与保护回路配合时出现了一些问题,本了一些分析,并对此提出了一些改进措施。

关键词:开关控制回路 保护操作回路 防跳回路

引言

高压断路器是电力系统中最重要的控制、保护设备,它的误动或拒动都将给电力系统带来不可估量的损失。误动或拒动很多时候是由保护装置引起的,但也有些是断路器本身的问题,因此保证断路器本身回路的正确性也是非常重要的。广东电网惠州供电局220kV及110kV高压断路器基本上采用了西门子公司型号为3AP1-FI的SF6高压断路器。下面针对220kV3AP1-FI系列断路器本身二次回路与保护操作箱电气回路的配合存在的问题进行分析,并提出相应的改进措施,以供各位同行探讨。

一、断路器电气回路与保护操作回路之间连接点的问题

西门子公司型号为3AP1-FI的断路器电气回路及保护厂家断路器操作箱电气回路分别见图1、图2所示:

1.1由图1可以看出,端子X1的695是接跳闸位置监视即接图2的端子4D87;端子X1的1010是接手动合闸的自动重合闸即接图2的端子4D86。此接线方式是当"远方/就地"钥匙S8损坏时,如S8在"远方"位置时,但其接点仍在断开状态,就把合闸回路断开了,而跳闸位置监视回路是不经S8的接点,图2中的1TWJa、2TWJa、3TWJa仍将励磁动作,保护装置将不发"控制回路断线"信号(该信号由断路器操作箱的三相跳、合位继电器常闭接点串连发出)。此时若线路发生瞬时故障,保护动作后发重合闸脉冲信号,但合闸回路已被断开,一个严重后果就是断路器将拒动。在现场接线中,有把图2中的端子4D87和4D86短接的,短接后上述情况也将不会发生,但是S8也将不起任何作用,无论S8在"远方"还是"就地"位置,远方操作还是能通过端子X1的695回路进行合闸。

在处理我局笔者所在的220kV***变电站#2主变变中102开关(型号为3AP1-FG、图略)不能手动分闸时发现该开关的"远方/就地"钥匙S8损坏,其远方手动跳闸和保护跳闸回路断开,当时保护装置未发"控制回路断线"信号,此时若一次设备发生故障开关将拒动。110kV开关的跳闸回路只有一组,220kV开关有两组跳闸回路,一组经S8的接点,另一组不经S8接点,即使S8损坏,开关仍可以经第二组跳闸回路可靠跳开。

1.2为了能够监视到整个合闸回路的完好性,把图2端子4D86和4D87同时接到图1端子X1的1010上,220kV***变电站220kV旁路2030保护改造后就是采用此种接线。当然这种接线方式也存在有问题,极端例子就是当"远方/就地"钥匙S8在"就地"位置时,由远方手合开关,因S8接点已断开,开关将不能合闸,三相的跳闸位置继电器也不励磁。而重合闸装置的充电条件是判三相都没有跳位开入和有手合开入,并经一定的延时。重合闸装置充电后,如若此时把S8切入"远方"位置,重合闸将动作(跳位、手合同时有开入,不对应启动重合闸)并合上该开关。这当然不是我们所希望开到的。

在这种接线方式下,当S8在"就地"位置时,保护装置会发"控制回路断线"信号,作为运行人员必须据此在开关合闸前排除故障,以免发生误操作事故。

1.3在现场,也有另一种接线方式,就是把图2端子4D87不经开关合闸回路而直接接到开关的辅助接点上。根据《火力发电厂、变电所二次接线技术规定》中所要求的:断路器的控制回路应有监视跳、合闸回路完好性的功能。此种接线方式因不能监视到合闸回路的完整性,因而不能满足规定要求。

为达到不让运行设备在运行时存在隐患的要求,综合比较,宜采用1.2中所述接线方式。

二、开关在"弹簧未储能"的情况下进行合闸操作的问题

我局某220kV变电站#2主变变高开关曾发生不能合闸操作故障,经查发现开关的合闸线圈及操作箱的手合继电器的接点烧毁。对整个合闸回路进行分析得知,当开关的在"弹簧未储能"情况下进行合闸时,由于其回路未装设电气闭锁,手合继电器1SHJ的常开接点闭合,使SHJa励磁,其两对常开接点闭合,而开关因弹簧未储能不能合上,合闸回路一直处于带点状态,致使操作箱的手合继电器SHJa常开接点及开关合闸线圈Y1LA相继烧毁。经排查,站内其余220kV旁路和220kV***线开关如出一辙。经我方向厂家反应,厂家技术人员在合闸回路上加装了闭锁功能,即在合闸线圈YILA与防跳继电器接点K75LA之间串上一弹簧未储能闭锁K15常闭接点(图1虚线部分所示)。当发生弹簧未储能时,该接点能可靠断开合闸回路,避免了上述情况。

三、开关和操作箱防跳功能的重叠问题

防跳是断路器控制单元至关重要的功能。所谓防跳,是指防止开关在手动或自动装置动作合闸后,如果控制开关触点等卡住,此时保护动作使开关跳闸而发生的多次"跳-合"现象。从图1和图2可以看出开关的电气回路及保护装置的操作箱都配备了防跳功能,如果两套防跳同时使用的话会出现开关分闸后不能再合闸或一些其他预想不到的情况,这就需要选择其中的一套防跳装置。

当选择开关防跳功能时,远方或就地操作开关该功能都能实现,然而操作箱的防跳功能接线比较繁多且复杂,拆除必须要彻底,不能产生寄生回路,需要厂家技术人员配合进行。当选择操作箱防跳功能时,就地操作开关将不能实现防跳功能,这就留下了隐患。经用户反应,厂家为解决上述问题,并就和操作箱的防跳功能配合,在回路上做了改进,在启动防跳装置K75LA的回路上串接了就地合闸接触器的常开接点K76(图1虚线所示)或"远方/就地"钥匙S8的常闭接点,这样开关的防跳装置只在就地操作时起作用,远方操作的防跳功能由操作箱来实现。

4、结束语

随着电力技术的不断发展和更新,现场配置的设备五花八门,功能各异,不可避免出现不同厂家设备之间的配合和衔接问题,若任由其存在,将出现运行隐患。只要我们深入现场,认真分析,掌握必要的相关知识,仍可以提出改进措施,保证了设备安全、稳定和可靠的运行。

参考文献:

[1]《3API-FI型高压开关二次回路的改进》,作者:李建平,刘伟锋 期刊《电力设备》,2005年,第12期.

[2]《SF6开关二次控制回路的改进》,作者:王永才, 期刊《浙江电力》2004年,第04期.

[3]《西门子高压开关二次回路的改进》,作者:张良栋,黄向民,核心期刊《继电器》 2002年,第07期.