断路器控制回路断线的原因分析及处理方法

引言

断路器能够切除故障线路,防止事故进一步扩大,是变电站重要的一次设备,其控制回路完整是保证断路器能够可靠执行跳、合闸操作命令的重要条件。断路器控制回路的完整性在变电站二次回路中有着举足轻重的地位,因此,监控断路器控制回路的完好性尤为重要。

控制回路断线是用来检测断路器二次控制回路是否完整的预警信息。当保护装置和后台发出"控制回路断线"的告警信号时,表明断路器控制回路不完好,断路器可能无法进行正常的分、合闸操作和保护跳闸操作,如果此时有故障发生,会出现断路器拒动保护越级跳闸,引发大面积停电,甚至会造成电力系统瘫痪等事故的发生,需要尽快处理该缺陷。

1断路器控制回路结构

完整的断路器控制回路由保护装置和断路器的分合闸回路组成,无论是远方、就地分合闸,还是保护分合闸都是先作用于保护装置,然后再通过断路器分合闸回路实现断路器的分合。只有当TwJ和HwJ两个常闭接点都闭合,才会发出控制回路断线的告警信号。当断路器处于分位时,断路器合闸回路的辅助接点是常闭的,能够导通机构箱的合闸回路,此时断路器跳位监视回路导通,TwJ继电器被励磁,TwJ常闭接点打开,TwJ常开接点闭合。而跳闸回路的断路器辅助接点常开,机构箱跳闸回路被断开,合位监视回路没有被导通,HwJ继电器没有被励磁,HwJ常闭接点闭合,HwJ常开接点打开。断路器处于合位也同理。因此,当控制回路正常时,无论是分位还是合位,HwJ和TwJ这两个继电器不可能被同时励磁,也就是说HwJ和TwJ这两个常闭接点总有一个是断开的。

2控制回路断线的原因

HwJ常闭接点和TwJ常闭接点串联构成控制回路断线的监视回路。只有当HwJ继电器和TwJ继电器同时失磁,两个常闭接点接通,才会发出控制回路断线信号。

引起控制回路断线的原因有:

(1）控制回路的操作电源断开。当断开断路器操作电源,分合闸回路均失电,TwJ和HwJ两个继电器同时失电,其常闭接点闭合,发出控制回路断线信号。

(2）断路器机构箱的"远方/就地"切换开关切换到"就地"位置。当切换开关切换到"就地"位置,断路器分合闸回路的监视回路被断开,TwJ和HwJ继电器均会失磁。

(3）跳合闸线圈被烧断。分合闸线圈烧断,会导致分合闸回路不通。当开关处于分位时,合闸线圈烧坏,合闸监视回路开路,TwJ失磁,即使此时分闸线圈完好,但由于开关在分闸位置,跳闸回路由于串入了断路器常开接点,此时分闸回路也没有导通,HwJ也失磁,导致控制回路断线。

(4）断路器的辅助接点损坏或者切换不到位。由于断路器分合闸回路都接入断路器辅助接点,如果常开、常闭接点损坏或者切换不到位,会导致回路开路,TwJ和HwJ失磁。

(5）机构箱闭锁回路信号。分合闸回路有接入储能电机未储能、sF6气压低接点,当储能电机未储能或sF6气压低到闭锁值,常闭接点断开,回路完整性受到破坏。

(6）保护测控板件损坏。

3断路器控制回路断线实例分析

某110kV站10kV#2电容控制回路断线。10kV#2电容处于热备用状态,合闸回路出现异常,保护装置发出"控制回路断线"信号。当电容器分合闸回路均正常时,如果此时电容处于热备用状态,断路器常闭接点闭合,行程开关闭合,合闸回路应该导通,"7"这个点测量应为负电:断路器常开接点断开,分闸回路断开,"37"这个点测量应为正电。10kV电容控制回路图如图1所示。

当继保人员到达现场后,确认开关确实是在分闸位置,用万用表直流档测量"7"这个点电位,发现该点电位为正,测量"137"这个点电位,发现该点电位也为正,说明保护装置正常,故障点在机构箱内。经过查看现场二次图纸,对比现场实际接线,发现是开关机构内部接线断线造成合闸回路不能正常导通。由于机构箱内的设备维护管理权限属于检修班,即刻通知检修班人员进行消缺排障。

4控制回路断线处理方法

当开关控制回路断线时,控制回路出口电压会出现异常情况。通过测量保护屏和开关机构箱控制回路出口端子电压,可缩小故障点查找范围,提高故障排查效率,尽快消缺。

以开关合位为例进行分析,开关分位同理。正常情况下,当开关合位时,保护屏开关跳闸回路出口端子对地电压应为负电。如果此时测量该点电位为负,说明保护屏到开关机构箱回路正常,故障点在保护装置,可能是插件出现故障:如果此时该点电位为正,说明故障范围应为该端子排往开关本体方向的回路。此时应该在开关机构箱端子排处进行排查,若测得机构箱处开关跳闸回路出口电压为正电,则说明控制回路断线的断点在该端子往开关本体方向的回路:如果此时测得机构箱处开关跳闸出口为负电,故障范围应为机构箱端子排与保护屏端子排之间的控制回路。通过测量保护屏和开关机构箱控制回路的出口端子电压,可以缩小故障范围,迅速排查故障。

除上述情况,还有以下常见的异常点会导致控制回路断线:(1）控制回路电源空开故障,开关的控制电源如果没有投上或被跳开,都会破坏控制回路的完好性。(2）开关控制切换把手故障,对于运行中的110kv及以上开关,开关机构箱的开关控制把手应在远方位置,否则会导致控制回路断线。(3）开关机构储能电源空开故障,当开关储能电源异常,机构不能储能,其相应的辅助触点将闭锁开关合闸回路,导致开关控制回路断线。

5结语

故障发生时,断路器能够正确分闸及时切除故障,缩小停电范围,可见断路器分闸回路更为重要。10kv及110kv断路器只有一组分闸回路,当断路器辅助接点或跳闸线圈损坏,此时如果没有备品备件可以更换,就会出现断路器无法跳闸的情况。一旦发生故障,会出现断路器拒动,上级断路器会出现越级跳闸现象,扩大事故范围。如果10kv及110kv断路器增加一路备用分闸回路,当一组分闸回路的跳闸线圈或断路器辅助接点损坏,可以人工通过转换开关切换到备用分闸回路,确保断路器分闸回路的完整性,开关能够正常跳闸。

断路器控制回路是二次回路中最为重要的回路,控制回路的完好与否与断路器能否正常分合闸有着密切的关系。因此,当开关发生控制回路断线的情况,应立即进行排障处理,确保控制回路的完整性。