某500kV站35kV断路器控制回路缺陷分析.docxVIP

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某500kV站35kV断路器控制回路缺陷分析

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摘要：断路器是电网中保证电力系统安全稳定运行的重要电力设备，其控制回路更是运维中要关注的重中之重，本文选取某500kV变电站的35kV断路器，针对其控制回路中计数功能存在的安全隐患，结合现场运维发生的故障，深入分析了缺陷的原因和后果，讨论了可能的整改措施，最终提出了最优的解决方案。

关键词：断路器，控制回路，计数器

0前言

在现代电力系统中，断路器作为一种能够切除大电流尤其是故障电流的电力设备，其控制回路的完整、完好显得十分重要，一旦控制回路存在缺陷将可能给电网的安全带来严重后果。本文选取某500kV变电站35kV无功补偿设备的断路器，针对其运行过程中出现的缺陷，深入分析了控制回路中计数器功能的设计隐患，讨论了可能的整改措施，最终提出了最优解决方案。

某站为500kV变电站，其35kV电压等级设备为电容器和电抗器，该站投入了自动无功电压控制系统（AVC），在实际运维过程中，电容器和电抗器的开关会频繁进行分合操作，因此其控制回路的完好直接关乎着该区域电网内电压的正常和稳定。

为便于分析和研究，本文将该站35kV断路器控制回路中的合闸回路部分单独摘出，如图1所示，该站直流系统电压等级为220V，当保护合闸或手动合闸接点闭合，合闸回路接通，正电+KM（+110V）启动合闸线圈HQ，完成合闸操作。继电器JS为计数器，并联在合闸线圈HQ的两端，计数器带电励磁之后再失电，会自动加1。在合闸过程中，JS于合闸线圈HQ同时带电，当断路器合上之后常闭辅助接点DL断开，JS失电，计数器就加1，完成一次计数。图中继电器CJX为防跳继电器，HBJ为合闸保持继电器，SA为就地控合按钮。接下来，本文将通过两个实际运维中的故障分析该回路存在的设计缺陷。

图135kV断路器合闸回路原理图

1缺陷回顾

1.1计数器线圈JS损坏

在现场运维过程中，运行人员发现35kV断路器无法合闸，监控机和测控均未报控制回路断线信号，且只要给合闸信号，直流空开就跳闸。经测量，图1中107端子带负电，电压为-110V，进一步的检查发现计数器线圈JS损坏，呈短路状态。

根据事后的故障检查结果，由于计数器线圈JS损坏，导致合闸线圈被短路，此时整个合闸回路并未断开，所以合闸监视回路未报断线，但合闸线圈两端电压始终为零，所以无法实现合闸功能。根据图1，同时为方便分析，省略合闸回路和监视回路中处于闭合状态的空接点（如有任一空接点断开则107端子电位为+110V），可以得到图2所示的合闸回路简略分析图(1)，从图中能够清晰的看到合闸线圈两端电压均为-110V，所以无法合闸。另一方面，由于合闸保持继电器HBJ的电阻很小，手动合闸时，+KM、-KM直接加在HBJ两端，近似于正负短接，整个合闸回路的电流非常大，所以直流空开才会在合闸时跳闸。

图2合闸回路简略分析图(1)

1.2合闸线圈HQ损坏

在现场运维过程中，运行人员发现35kV断路器无法合闸，监控机和测控均未报控制回路断线信号。107端子电压约为0V，进一步的检查发现合闸线圈HQ损坏，呈开路状态。

根据图1，省略合闸回路和监视回路中处于闭合状态的空接点（如有任一空接点断开则107端子电位为+110V），可以得到图3所示的合闸回路简略分析图(2)。从图3中能够清晰的看到在合闸线圈断开后，本应报控制回路断线信号，但由于其两端并联的计数器线圈JS，整个合闸监视回路“并未断开”，跳位继电器TWJ仍然励磁，因此没有报控制回路断线。另一方面，由于计数继电器JS的电阻较大，合闸线圈HQ电阻很小，HQ完好时107端子电压应近似为-110V，在HQ断开后，107负电侧的电阻，也就是JS的电阻，与107端子正电侧的电阻相等，从而使得107端子电压为0V。

图3合闸回路简略分析图(2)

2缺陷分析

在以上两个故障回顾中，由于把计数继电器放在合闸回路中，与合闸回路并接，当合闸线圈故障——断开时，合闸监视回路不能起到应有的监视作用；而当计数继电器短路时，不仅计数功能丧失，还会严重影响到合闸回路，造成无法合闸，且不报控制回路断线。无论以上哪种故障，合闸监视回路的作用都被极大削弱，给故障的排查和设备运维造成不便。而且，如果计数继电器JS的电阻选择不当，如过小，则会使合闸继电器两端电压不能满足合闸要求。可见，图1所示的控制回路中计数器的设计有着明显缺陷。

3整改措施

要完成开关的计数功能，就要先找到能反映开关状态或反映分合过程的继电器或者空接点，在图1中，断路器辅助接点DL、跳位监视继电器TWJ、防跳继电器CJX都有这样的特点，下面一一对可能的情况进行分析。

3.1断路器辅助接点DL

图4整改措施(1)

如图4所示，