500kV断路器控制回路的分析与探讨

500kV断路器控制回路的分析与探讨

段宇

国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司 内蒙古 通辽 028000

摘要：经济在迅猛发展，社会在不断进步，断路器控制回路控制断路器进行跳合闸操作，对断路器的可靠动作非常重要。控制回路断线信号回路由合闸位置继电器和分闸位置继电器的常闭接点串联构成，实现对控制回路状态的监视。对山西某变电站监控系统报“500kV断路器A相控制回路断线”异常信号报文进行了分析，阐明了该现象产生的动作原理，并提出了相应的改进建议。

关键词：断路器；控制回路断线；位置继电器

引言

高压断路器是电力系统重要的电气设备，在日常运行检修过程中，断路器分合闸电气回路故障时有发生，严重影响断路器正常运行及故障的快速诊断处理。结合一起断路器“控制回路断线”的二次回路故障，阐述了断路器分合闸电气控制回路工作原理，对断路器“控制回路断线”故障报警的原因进行分析，供同行参考。

1控制回路断线的基本原理

断路器的控制回路断线信号回路由断路器跳闸位置继电器TWJ的常闭触点和合闸位置继电器HWJ的常闭触点串联而成。正常情况下，无论断路器处于分闸位置还是合闸位置，都有一个位置继电器得电吸合，其常闭节点断开，因此控制回路断线信号回路不得电。只有开关分合闸回路出现故障时，相应的位置继电器不得电，常闭节点恢复吸合，控制回路断线信号回路得电，发告警信号。TWJ并在合闸控制回路中，HWJ并在分闸控制回路中。当断路器在合闸位置时，若发生分闸控制回路断线，HWJ失电，其常闭触点闭合，信号回路导通，发控制回路断线告警信号。当断路器在分闸位置时，若发生合闸控制回路断线，则TWJ失电，其常闭触点闭合，发控制回路断线告警信号。

2故障分析及处理

断路器“控制回路断线”报警信号是由跳位继电器TWJ的常闭触点和合位继电器HWJ的常闭触点串联发出的，也就是说TWJ和HWJ同时失磁时，才会发出“控制回路断线”的信号。在正常情况下，这两个位置继电器不会同时失磁，只有在断路器合闸外部条件不具备或者在运的断路器分闸回路出现故障时，才会发出“控制回路断线”的信号。“控制回路断线”报警信号回路如图2所示。在运的断路器发生“控制回路断线”报警的信号相对少见，但危害严重，如果发现或查找处理不及时，遇有线路短路故障时，本柜的断路器保护就会拒动，将会越级由上级断路器跳闸断开故障点，导致大面积失电，损失巨大。在电力调度的命令下，将35kV焦化Ⅲ线负荷调整由35kV焦化Ⅳ线供电，将35kV焦化Ⅲ线由运行转检修，根据“控制回路断线”报警和合位监视红灯未点亮的信息，分析故障点很可能在合位监视回路上，即分闸回路的外围元件及其接线回路。检查时，按照先检查断路器QF的辅助常开触点是否相通(此时应闭合)、分闸线圈TQ电阻及各元件之间连接回路是否正常，再检查直流电源回路及微机保护测控装置内部元件HＲ、HWJ及其之间的连线回路有无异常的顺序进行。在检查测试断路器QF的辅助常开触点时，发现其“6”号接线端子松动脱落。重新接线并连接紧固后，合上直流控制电源断路器1DK送电，现场通过操作分合闸转换开关QK，将35kV焦化Ⅲ线断路器空试合闸，合闸成功，“控制回路断线”报警信号消失，合位监视红灯点亮，故障排除。根据电力调度的命令，恢复35kV焦化Ⅲ线的正常供电。

3500kV断路器控制回路的分析与探讨

3.1分合闸线圈烧毁或短线

分合闸线圈烧毁是断路器控制回路断线最常见故障原因。线圈得电时通过的瞬时电流1A-2A，线圈电阻较小，不能长时间通电，如果长时间通电，线圈很容易烧毁。当分合闸机构出现卡涩，线圈铁心力量不足以使分合闸脱扣器脱扣，断路器出现拒合现象，长时间不能分开或者合上将导致线圈长时间通电烧毁。AREVA的35kVFP系列开关在一定的使用年限后经常出现机构卡涩导致分合闸线圈烧毁现象。现在的微机保护控制回路都带分合闸自保持回路，无论是手动操作还是电动操作，只要分合闸命令下达，分合闸操作状态就会保持到开关状态切换后才结束。这个结束是通过断路器的辅助开关切换到位来实现的。如果辅助开关切换不到位分合闸操作就会一直处于自保持状态，线圈长时间通电就可能被烧毁。因此，断路器辅助开关切换不到位，也会导致分合闸线圈烧毁。还有分合闸线圈经过长期操作，由于自身工艺质量、老化等问题，出现烧毁或者断线问题。一般发控制回路断线故障，常会想到分合闸线圈问题。通过观察线圈外观有无烧焦痕迹，是否发黄发黑或者闻是否有烧焦糊味，或者测量线圈两端电阻是否正常，可以判断线圈是否完好。

3.2断路器操作箱控制回路监视回路存在的问题

通过进一步分析上述断路器分合闸监视回路，结合日常针对断路器报“控制回路断线”后现场缺陷处理的总结分析，发现：目前厂商设计的监视回路，只能监视整段回路完好与否，不具备断线点定位的功能。从操作箱出口回路至机构箱内元器件直至分合闸线圈，均有可能出现断线点，而断线后，意味着断路器已经无法进行操作，必须立即找到断线点并进行处理。查找断线点目前均采用测量控制回路上电位的方法，沿着控制回路一侧进行逐一排查。如图3，回路完好时，监视回路内TWJ、HWJ与控制回路上断路器分合闸线圈形成通路，控制电源负电经过断路器分合闸线圈以及断路器机构箱内所有节点，送至TWJ或HWJ继电器线圈。当控制回路断线后，该通路被断线点断开，操作箱内TWJ与HWJ继电器无法励磁返回，发出“控制回路断线”信号。断线点前后所带电位分别是通过监视回路送至断线点的控制电源正电位与控制电源负极送至断线点的负电位。现场查找控制回路断线正是利用此电位变化，对照控制回路图逐一摸排，并定位断线点。上述方法针对断线点比较稳定的断线故障，故障查找并不复杂，但是目前系统内出现控制回路断线后，一段时间后断线故障自行恢复，这就对缺陷处理工作造成较大困难，往往人员到达现场后缺陷已恢复，断线点无法查找。

3.3防跳继电器动断节点接触不良或损坏

为了防止开关出现跳跃现象，开关合闸控制回路中串联防跳继电器常闭节点，当开关出现合闸按钮粘黏一直得电，此时进行分闸操作，断路器实现分闸，此时防跳继电器得电，断开合闸回路，不会再次合闸。但是一旦防跳继电器损坏或者动断节点接触不良，合闸控制回路将被断开，此时会发控制回路断线信号。

结语

通过上述分析，现阶段系统内断路器控制回路监测模式已经越来越不能满足日益发展的电网安全的要求，控制回路断线时出现了无法避免的电网风险剧增，控制回路监测模式必须进行升级改进。文中提出的在控制回路上加装非接触式电压测量传感器及数据分析单元的方式，可完美解决控制回路监测模式目前存在的不足，极大缩短控制回路断线后作业人员缺陷处理的时间，大大降低因断路器无法分合而急剧升高的电网风险。

参考文献

[1]高泓,袁建飞,杨劲松.断路器控制回路断线的查找与分析[J].湖州师范学院学报,2012,34(S1):81-82.

[2]胡学海,唐海燕.高压断路器控制回路断线监视方案比较及功能优化[J].电工技术,2013(2):53-55.

[3]高擎,付伟.微机保护断路器控制回路断线故障分析及处理方法[J].广播电视信息,2012(11):81-83.

[4]唐文博.智能变电站断路器智能终端异常及处理[J].电子元器件与信息技术,2019,3(12):85-86.

[5]王柯,杨雨薇.变电设备检修中SF_6断路器的运行维护[J].电子元器件与信息技术,2019,3(12):89-90,103.