500kV断路器防跳回路缺陷的分析及改进策略

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  摘 要:介绍了一起500 kV母线检修试验期间合断路器后立即跳闸,再次合闸失败的事件,详细分析了故障原因,并通过试验数据可判断为断路器C相合闸保持继电器返回电流偏低导致。同时,缺陷处理过程中发现防跳继电器分压电阻存在不匹配现象,并提出了相应改进措施。
  关键词:防跳继电器;合闸保持继电器;分压电阻
  某电站500 kV母线检修试验期间,运行人员在操作某断路器时,出现断路器合闸后立即跳闸现象。现场检查发现,在第一次运行人员手动合断路器时,断路器C相的防跳闭锁继电器52YC动作未返回,导致母差保护跳开断路器后,运行人员再次合断路器,断路器C相合不上,由三相不一致保护跳开断路器。断开第一路操作电源开关4K1后,断路器 C相的防跳闭锁继电器52YC返回,断路器合闸正常。
  1 操作回路分析
  对操作回路进行分析,正常情况,断路器合闸令发出,C相合闸保持继电器SHJc动作并自保持合闸令保证断路器可靠合闸。当断路器合闸后,断路器辅助接点断开合闸回路,接通防跳闭锁回路[1]。此时,若合闸令未收回,则防跳继电器52YC一直被励磁,防止断路器跳跃;若合闸令收回,通过继电器SHJc的电流小于返回电流,SHJc、52YC相继返回。断路器合闸令收回时,52YC继电器应返回,实际上52YC动作后未能返回。经断开操作电源后,防跳继电器返回。
  2 原因查找
  2.1 回路检查
  检查断路器操作回路,断路器C相合闸回路不存在任何寄生回路。因此,当合闸令收回时无其他回路造成防跳继电器动作。此时,分析是SHJc本身未返回,造成防跳继电器一直励磁[2]。
  2.2 SHJc继电器检查
  对断路器操作箱中换下的C相合闸插件板上的合闸保持继电器 SHJc 进行试验,合闸保持继电器为1.5 V电压继电器,通过试验发现,操作箱SHJc 返回电压明显比备用操作箱的合闸保持继电器返回电压低,且其试验结果有一定的离散性。根据欧姆定律,此电流非常接近SHJc返回值,造成了52YC有时返回有时不能返回[3]。备件的合闸保持继电器的返回电压比C相合闸保持继电器要高,根据计算可以可靠返回。故断路器防跳继电器52YC不返回的原因为SHJc返回电压偏低。
  2.3 更换操作箱C相合闸插件
  更换操作箱C相合闸插件后,对断路器进行多次合闸试验,未发现防跳继电器52YC未返回现象,缺陷消除。
  2.4串联式防跳
  串联式防跳,即防跳继电器TBJ由电流启动,该线圈串联在断路器的跳闸回路中。电压保持线圈与断路器的合闸线圈并联。当合闸到故障线路或设备上,则继电保护动作,保护出口接点TJ闭合,此时防跳继电器TBJ的电流线圈启动,同时断路器跳闸,TBJ的常闭接点断开合闸回路,另一对常开接点接通电压线圈并保持[4]。若此时SK (5-8)或HJ接点不能返回而继续发出合闸命令,由于合闸回路已被断开,断路器不能合闸,从而达到防跳目的。另外,当TBJ启动后,其并联于保护出口的常开接点闭合并自保,直到“逼迫”断路器常开辅助接点变位为止,有效地防止了保护出口接点断弧。
  2.5 并联式防跳
  并联式防跳,即防跳继电器KO的电压线圈并联在断路器的合闸回路上(如图2所示)。例如一个持久的合闸命令存在时,合闸整流桥输出经Y3,S2,S3,S1,KO(2—1)接通。断路器合闸后,并联在合闸回路的辅助接点S3'闭合,启动防跳继电器KO,KO接点即由2—1位置切换到4—1位置,断开合闸回路并保持。若此时线路或设备故障,继电保护动作跳闸。但由于合闸回路已可靠断开,从而防止了开关跳跃。
  3 防跳继电器分压电阻不匹配
  缺陷处理过程中发现防跳继电器分压电阻不匹配,此电站所有的500 kV 断路器防跳回路均存在此问题。断路器操作回路中防跳继电器额定电压为110V,直阻约为1.4k2,分压电阻为370Q。目前,操作回路电压约为230V,当防跳继电器动作后,防跳继电器上的电压约为180V左右,电压明显偏高。
  应根据防跳继电器选择匹配的分压电阻,咨询厂家后,厂家确认此处电阻匹配存在問题。通过与其他电站相似回路比较,此分压电阻应选择1.2kQ左右电阻。结合操作回路,选择大电阻后,52YC动作后其所承受电压满足要求。同时,由于电阻增大,会降低回路电流,利于合闸保持继电器返回。通过对防跳方式的比较及典型防跳回路故障分析,在断路器防跳回路设计及改进中应注意以下几点:
  3.1对于没有防跳装置的断路器,应加装电气防跳回路,串联式防跳回路性能最优。
  3.2当保护装置内部和开关操作机构都有电气防跳回路时,推荐采用保护装置内部的防跳回路,而将操作机构中的防跳回路甩掉,这样使用可靠,维护方便。
  3.3开关位置辅助触点采用双断点,利用开关辅助触点切断绿色信号灯的电源,可以有效地解决当开关在合闸位置时,防跳继电器与绿灯参数匹配问题引起的异常问题
  3.4弹簧储能式防跳与辅助接点式防跳方式相结合,即防跳回路中的一个弹簧储能位置接点更改为一个开关位置接点,可以提高防跳回路整体的可靠性。
  结论
  (1)通过对SHJc继电器试验结果分析,断路器操作箱的C相合闸插件板上的SHJc合闸保持继电器的返回值偏低,导致防跳闸继电器动作后无法返回,更换C相合闸插件缺陷消失。
  (2)通过回路分析及与厂家沟通,500kV断路器的防跳继电器分压电阻Ra、Rb、Rc 阻值与防跳继电器不匹配,应由370Q更换为1.2kQ左右电阻。同时,因回路电流降低,更利于合闸保持继电器返回。厂家将选择合适的分压电阻进行更换。
  参考文献:
  [1]王轶成,刘 波.断路器防跳回路的典型接线及其应用[J].电力系统自动化,2001,25(1):69-70.
  [2]赵毅,李傲.高压断路器防跳回路的应用[J].高电压技术,2006,32(2):119-121.
  [3]卓乐友,董柏林.电力工程电气设计手册[M].北京:中国电力出版社,1991:41-42.
  [4]金镇山,董尔佳.高压断路器防跳回路应用分析[J].黑龙江电力,2008.30(1):27-29.
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