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火电厂6KV开关防跳回路常见问题的分析与探讨

编辑:   发布时间:2019-08-26

【摘  要】:本文主要围绕断路器的防跳功能展开讨论,先容几种常见的防跳回路并分析其原理,对防跳回路工作时的常见故障进行分析,并最终提出这些故障的解决方法。

【关键词】:断路器;防跳;故障

1 前言

       断路器在电力系统中具有非常重要的作用,不同类型和品牌的断路器在控制回路、操作机构和灭弧装置上均有不同,同时断路器的防跳回路也存在多种接线方式。本文主要就常用断路器的防跳回路进行阐述,以及描述这几种防跳回路在实际运行中存在的问题及解决方法,并对取得的结果简要先容。

2 常用防跳回路概况

       防跳回路的作用就是防止断路器开关跳跃。正常情况下,无论是DCS远操还是就地操作,断路器接收到一次合闸命令后只能进行一次合闸操作。但是某种情况下,比如控制回路确实存在故障,保护装置出口导致断路器跳闸后,操作开关尚未返回或者发生黏连,会导致合闸线圈再次带电,进而断路器合闸;而由于故障是真实存在的,后果便是断路器短时间内反复分合闸,这种现象便是“开关跳跃”。开关跳跃危害极大,轻则会使断路器本体受损,重则甚至会导致断路器爆炸。因此断路器必须具备可靠的防跳回路,以防止跳跃现象发生。

 

 

图1 经典串联防跳回路

 

       现在经常使用的实现防跳的回路类型一般为三种,第一种为外置继电器构成的经典防跳回路,也称为串联防跳回路。

       图1的防跳方法为当跳闸回路启动时,由TBJ电流线圈启动TBJ继电器。若此时合闸命令依然存在,将与TBJ的电压线圈构成自保持回路,断开合闸线圈回路,实现防跳功能;第二种为使用保护内置操作板实现防跳。此种方式也大部分也属于串联防跳回路,只是各保护厂家随着技术的进步和版本的更替,采用启动的原件各有所异,有直接采用电流线圈启动TBJ,有采用二极管将电流信号转为低压电压信号等;第三种为使用开关内部防跳继电器实现防跳。开关内部防跳功能采用的是并联防跳回路,即防跳继电器的接线方式为并联在合闸线圈的回路上。

 

图2 并联式开关内部防跳回路图

 

       图2中,K0为防跳继电器,S5为开关辅助节点,Y1为合闸线圈。在合闸回路启动后,Y1励磁,开关合闸,此时S5变位。如果合闸指令一直存在,K0将励磁,并通过自身开节点4和7的闭合,实现自保持;通过自身闭节点1和7的断开,断开合闸线圈Y1的回路,从而实现防止跳跃的功能。开关内部防跳还有一种利用弹簧储能的变位实现防跳功能,总的来说还是属于并联防跳的一种,这里就不进行赘述了。

3 常见防跳故障分析

       由于现场中,防跳功能的种类越来越多,出现问题的种类也随之增多。在经典外置防跳回路中最常见出现的问题为:因为人工所接的外回路较多,容易接错线;继电器本身的电压电流线圈故障等问题。这些问题随着综合保护及继电器硬件技术的进步出现的越来越少了。但随着综合保护操作板回路的普及更多问题也随之而来,这里分享两个事例。

 

图3 国产某保护操作板防跳回路图

 

       图3中TBJ的启动判据为VD24和VD25两个二极管在分闸电流通过时产生的压降。这里对分闸电流提出了要求。一般来说,对于分闸线圈而言阻值都比较小,基本满足条件;但对于部分开关,采用分闸接触器启动分闸线圈的回路,就不得不注意分闸接触器的阻值。由于本例中分闸回路接入的是分闸继电器,阻值要远大于分闸线圈。在分闸继电器110V继电器阻值在2KΩ左右的情况下,保护防跳回路启动失败。究其原因,就是流经VD24与VD25二极管电流太小。

       在后续的处理过程中,可选用阻值更小的合闸继电器,来解决类似问题。但选用阻值较小的直流接触器阻值可能会增加继电器故障率。通常在得到保护厂家提供的启动阀值后,再留有余量的选择合闸继电器。如果保护外回路直接接入的是跳闸线圈,那么开关内部可选择的余量就比较小,只能进一步在保护操作板中寻求余量。本例中,去除保护操作回路板中并联在VD24和VD25回路上的抗干扰电阻,提高了通过两个二极管上的电流,也能再次实现防跳结果。不过此举降低了保护抗外界干扰的能力,所以需要根据现场实际情况,采用更适合自己的方式。

       根据反措要求,真空断路器开关必须采用开关本体的防跳回路,不能和保护操作板中的防跳功能同时使用,也就是大家常说的不允许“双防跳”回路的存在,但开关内部防跳回路的实现依然要考虑到与保护操作板回路的匹配。

 

图4 匹配异常的断路器内置防跳回路

 

       在本案例中(图4),KO为内置防跳继电器,开关12针为跳位监视专用。为方便起见,仍采用图3的保护,只是取消当中的防跳回路,仅保留跳位监视、合位监视回路。当开关合闸成功后,S3开关本体辅点的53与54闭合。综合保护操作板内的跳位监视回路中的TWJ通过12,进入KO回路。在综合保护操作板中,DC110V电压等级中选用的TWJ继电器阻值一般在20Ω以上,而开关本体的防跳继电器K0阻值从1KΩ到20KΩ以上不等。当K0阻值较小时,继电器分压低,不足以误动作。当K0阻值大到与TWJ相当时,所分的电压超过其动作值后,将造成KO继电器动作,防跳被“无辜”启动。开关将出现分闸后分闸监视失败、无法再次合闸的情况,直至断开直流电源,让KO失电,断开自保持回路。如果跳位监视采用的是普通的绿灯,随着二极管灯具的节能效果的大幅提升,这种阻值不匹配现象更为严重。

       这种问题的处理方法有三种。第一种联系开关厂家,降低K0的阻值。这种方法需要依靠保护厂家和开关厂家的支撑,在合理的范围内调整;如保护操作板与开关本体防跳回路均无法调整,可采用第二种方法,将TWJ与开关本体的辅助触点串联,来实现分位显示。这种方法的缺点就是不能完整的监视跳闸回路。对保护而言,控制回路断线的判据已改变,实质上造成了断线告警功能的部分缺失;第三种方法是将TWJ负端串联一副开关本体辅助常闭点,再接入开关内部防跳回路。此方法同时实现了合闸监视功能和防跳功能,增加的回路风险却并不高。在控制回路断线告警可以延时出口的条件下,是优先选择。

4 结语

       为保证电力系统的生产安全,防止断路器发生跳跃现象至关重要。在此过程中,应使断路器的电气防跳回路更加可靠与完善,同时还应处理好保护装置与断路器的防跳接口问题,这对于维护电气安全生产具有非常重要的意义。

       在日常电气运行故障的处理及断路器的检修改造过程中,通过解决断路器本体防跳回路与保护操作箱之间的配合,进一步认识了防跳回路的重要性,因此日常工作中要加强对防跳回路的关注,特别是断路器的定检及传动工作,从根本上消灭断路器跳跃故障。

参考文献

[1]文峰.电气二次接线识图[M].北京:中国电力出版社.

[2]李向军.10KV高压开关柜防跳回路问题分析与防治策略探究.

(此专文摘自《88必发娱乐游戏》杂志文库,专文主创:徐州华润电力有限企业  魏 超  姜思敬  史衍珩)

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