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(2009)09—0122—02
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。.gif)
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(①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。
①闭合容量：直流回路220V、5A。
②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。
③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及以下弹簧储能操作机构 断路器的回有合闸时间大都<150ms)，躲开QF动作时间，保证QF先断开，解除KTC及自保 持回路。若QF不能断开，再由该触点断弧，解除合闸保持回路。
另外直流接触器还必须具有消弧措施，保证高反电动势不会烧毁触点。可以选择在线圈上并 联一个由电阻和反向二极管组成的消弧回路，电阻取250～300Ω，二极管的击穿电压≥1kV 。
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