乌海地区110kv及以下微机保护合闸电气控制回路分析.docx

乌海地区 110kV 及以下微机保护合闸电气 控制回路分析 (1.乌海电业局 修试管理一处；2. 乌海电业局 变电 运行所，内蒙古 乌海 016000) 摘 要：文章介绍了乌海地区 110kV 以下老式站改为微 机线路保护合闸回路的接线，分析了改造老式变电站为无 人值班变电站时断路器在合闸过程 中可能出现的误合开关 事故及线圈烧毁等问题，提出了避免上述问题的措施。 关键词：微机线路保护；合闸回路；误分开关 中图分类号：TM5 文献标识码： A 文章编 号：1007 6921(XX)09012202 1 现状调查 目前，乌海地区 110kV 及以下电网中的断路器只有一 个跳闸线圈，相应的微机线路保护装置 主要有国电南自、 烟台东方电子有限公司、国电南瑞、许继股份有限公司生 产的微机保护装 置，其操作回路比较简单。不论是哪家的 产品，原理接线基本相同，仅元器件的选择或局部 接线有 所不同，因此回路接线基本上如图 1 所示。 740)this.width=740“ border=undefined 图中动合触点 KHC、HCP、KMR 分别为手合继电器、远 方合闸、重合闸触点；KTC 为合闸保持继 电器，它与动合 触点 KTC1 构成合闸自保持回路；KTL 为防跃闭锁继电器， 它具有 1 个电流启 动线圈 KTLL，1 个电压保持线圈 KTLU，2 对动合触点 KTL1、KTL4,2 对动断触点 KTL2 、KTL3，线圈 KTLL 接到断路器的跳闸回路，KTLU 接于断 路器的合闸回路，构成防跃保 持回路；QF 为断路器辅助开 关断触点；LC 为断路器合闸线圈，KMC 为合闸接触器线圈。 2 合闸回路的分析 在常规有人值班变电站中，断路器的合闸操作是通过 值班人员在就地转运控制开关完成的， 一般在将控制开关 拨到“合闸后”位置时并不马上返回，而是继续保持数秒， 确保断路器合 闸到位。而对于无人值班综合自动化变电站， 由于采用微机保护或变电站自动化系统，断路 器的操作是 在远方完成的，通过网络传送操作指令。考虑到遥控合闸 脉冲、保护合闸脉冲很 短，为了保证断路器可靠合闸，有 关部门颁发的电力系统继电保护及安全自动装置反事故 措施要点之 3.4 条要求：断路器跳(合)闸线圈的出口触 点控制回路，必须设有串联自保持 的继电器回路，并保证： 跳(合)闸出口继电器的触点不断弧，断路器可靠跳、合闸。 因此微机保护较常见的保护在操作回路中多设置了一 个合闸保持继电器 KTC。当给出一个合 闸脉冲后，KTC 启 动并自保持，直至断路器成功合上，辅助开关 QF 随即断开， KTC 返回，合闸 保持回路解除。 在实际运行过程中，无人值班站断路器的分、合操作 现场是无人监护的，由于合闸保持继电 器 KTC 及其自保持 回路的存在，若操作机构因种种原因动作不到位，或者防 跃回路启动后便 使 KTC 一直保持，就会造成 KTC 线圈、LC 线圈或 KTL 保持线圈烧毁，下面详细描述。 2.1 烧毁 LC(KMC)或 KTC 线圈的原因 2.1.1 早期生产的手车式开关柜，其柜体内的开关设 备与手车的二次回路的联络是靠行程开关的硬 触点完成的 (而现在则是靠航空插头完成)，即行程开关的一半触点在 柜体上，另一半触点在 手车上，当将手车推入柜体时，两 部分触点啮合，接通或断开相关回路。这种手车柜在进行 检修调试时，电气一般只退出合闸电源，而不退出保护装 置电源。若在断路 器处于跳闸后位置的情况下，就将手车 推入柜体，这时由于行程开关触点的啮合，启动了重 合闸 (由跳闸位置继电器励磁后其 KTP 触点启动，另一个是直 接由辅助开关触点 QF 启动 )，给出一个合闸脉冲，KTC 便 启动并自保持。由于没有合闸电源，断路器合不上，造成 合 闸线圈和 KTC 线圈长期励磁，最终烧毁合闸线圈或 KTC 线圈。 2.1.2 目前我局一些老式变电站，如 110kV 海勃湾变 电站、110kV 乌达变电站、110kV 哈图乌素 变电站等，部 分断路器仍采用电磁操作机构，由于合闸电流很大，合闸 线圈是由专用动力电 源供电的。在现场检修过程中，由于 断路器、保护装置分属不同的专业，由不同的人员进行 检 修，有时可能没协调好，在带断路器做整组传动试验时， 保护装置电源、控制电源投上了 (保持调试需要)，而合闸 电源熔断器可能未投，当给出合闸脉冲后，由于没有合闸 电源， 断路器合不上，因此 QF 没有断开，KMC 和 KTC 线圈 将长期励磁，导致上述情况出现。 2.1.3 目前新投运的及改造后的 110kV 及以下变电站 一般采用 SF6 或真空断路器，配置弹簧操 作机构，弹簧操 作机构的跳、合闸电流很小，因此可以将合闸线圈接入控 制回路中。这类断 路器在合闸过程中，如果合闸线圈已启 动但断路器未合上，或者断路器合上后辅助触点 QF 联 动 不到位，都会导致上述情况出现。 如西来峰 110kV 变电站，在安装调试过程中，由于 110kV 断路器的弹簧储能操作机构调试不到 位，辅助接点 QF 该断不断、该通不通，致使 KTC 自保持回路一直启动， 频频烧毁合闸线圈， 最后连备用开关柜的合闸线圈都用完 了。 针对上述问题，现场调试人员在调试时采取如下防范 措施：在做整组传动试验时，控制室保 护屏附近和配电装 置附近均安排了试验人员，通过对讲机联系，一旦发现合 闸线圈已启动但 断路器未合上等现象，立即采取措施，在 控制室内的人员断开控制电源熔断器(或拉开空气 开关)， 在配电装置附近的人员取出合闸电源熔断器(或拉开合闸空 开开关)，这样就大大 增加了调试人员的工作量。 2.2 防跃回路分析 断路器在进行手动合闸后，操作控制开关未复归或控 制开关触点卡住等原因使合闸脉冲未返 回，如果此时保护 装置动作使断路器跳闸，则防跃回路将启动。即使在处理 好操作控制开关 后(即控制开关已复归或触点已断开)，合 闸回路仍不通。原因是 KTC 线圈、触点 KTC1 与触 点 KTL4、线圈 KTLU 均成回路，合闸保持回路及防跃回路一直 处于保持状态，这是由于一 方面断路器在跳闸后状态，但 触点 KTL2、KTL3 一直断开，合闸回路不通，导致下次合 闸不成功；另一方面，KTC 线圈、KTLU 线圈将长期励磁， 如不及时复归，则会烧毁 KTC、KT L 线圈。此时如果跳闸 位置继电器 KTP 线圈接在触点 KTL1 前，则 KTP 处于失磁状 态，绿灯不 亮，不能正确反映断路器状态；如果 KTP 接在 KTL2 和 KTL3 后，则 KTP 处于励磁状态，绿灯 亮，但这种 情况反而容易麻痹操作人员，认为回路没有问题。 3 解决方案 此时只有拔下控制电源熔断器或拉开空气开关才能使 继电器 KTL 和 KTC 复归，触点 KTL2、KT L3 闭合，KTC1 断 开，合闸回路解除保持，为下次合闸做好准备。 4 改进措施 根据上面的分析，问题的关键在于合闸自保持回路必 须由断路器的辅助开关 QF 断开解除，若 因某种原因而使 得 QF 断不开，则会导致事故发生。如果在 QF 断不开时， KTC1 触点能断弧而 不烧坏，那我们的问题就迎刃而解了。 但在寄希望于现有微机保护装置的 KTC1 触点，将它由 瞬时动作改为瞬时动作、延时返回， 并不能解决问题。因 为目前微机保护装置中的 KTC 继电器一般采用密封继电器， 其触点性能 与出口中间继电器的相同，性能只能满足下面 3 个条件。 闭合容量：直流回路 220V、5A。 对于电感性负载时间常数(L/R)为 0.04/s 时，触点 断开容量是 50W。 机械寿命：不带负载时，动作 105 次。 因此，此触点不能满足断弧要求。 后来经过我们利用一些备用线路的微机保护装置不断 改造测试发现，如果将 KTC 继电器改为 直流接触器，情况 可能会有所改变，于是我们在备用开关的保护装置以外、 保护屏上加装了 直流接触器(该直流接触器必须选择合适 且合格的接触器，使其能够满足合闸回路的要求) ，KTC1 触点采用瞬时动作、延时返回，延时 200ms 左右(目前 110kV 及以下弹簧储能操