某智能变电站开关柜二次回路故障查析

王赫　杨光　王玉景

摘 要：文章介绍了110kV西区智能变电站先期调试过程中，发现的10kV金属铠装中置手车式开关柜二次回路的几类故障和隐患，即控制回路断线告警拒发、手车到位开关误合闸及电动手车失控返回等问题，分析了它们的原因所在（即二次回路错接问题）及对应的解决办法，同时也提出了在制造、设计与接收环节中应当注重的事项。

关键词：控制回路断线；开关误合闸；电动手车到位失控

引言

开关柜用于接收和分配电能，而金属铠装中置手车式开关柜是其中运用最为广泛的一类，它一般由母线室、断路器室、电缆室及继电仪表室组成，最为核心的一次设备便是断路器室的开关与手车，其好坏直接关系到运维、检修工作的安全性。而它们的相关故障或隐患除了本身硬件问题之外，二次回路接线错误也是一重要原因，不容忽视。

文章主要介绍南京供电公司110kV西区智能变电站金属铠装中置手车式开关柜调试过程中控制回路断线告警拒发、开关误合闸及电动手车失控返回这几类故障的分析、排查过程，希望能对运维、检修人员相关工作提供帮助。

1 控制回路断线时拒发告警信号

正常情况下，不论开关处于何状态，TWJ和HWJ必有一个带电，使得其中一个常闭接点打开，输出状态为0。若操作电源断开，或者开关跳闸状态时合闸回路不通，或者开关合闸状态时跳闸回路不通，则TWJ和HWJ都将失电，常闭接点串联回路导通，输出状态为1，此时发控制回路断线告警。

处于分闸状态的开关，若出现控制回路断线时，则表明合闸回路的完整性被破坏，不能电动合闸；而处于合闸状态的开关，若出现控制回路断线时，则表明跳闸回路的完整性被破坏，不能实现电动分闸及保护装置自动跳闸。

本次开关柜调试过程则发现了两类控制回路断线告警拒发情况

1.1 部分开关柜手车处于中间位置时不发控制回路断线告警

1.1.1 正常控制回路断线告警逻辑说明

当手车处于中间位置时应当发控制回路断线，原理说明：参见图2，当开关柜手车处于中间态时（即拉出或推入过程中，此时开关为分），其辅助常开接点S9及常闭接点S8都会打开，导致合闸回路断开，跳位继电器TWJ（由航空插头32触点接入，参见图2方形标识）失电，其常闭接点导通。

此时由于开关为分，开关常开辅助接点断开，跳位继电器HWJ也不会带电，其常闭接点导通。那么HWJ、TWJ常闭辅助接点串联回路就会导通，就地保护测控装置和远方后台都会收到控制回路断线告警，这同时也是金属铠装中置手车式开关柜控制回路断线调试的一项重要内容。

1.1.2 现场故障及原因查析

但在调试西区变10kV部分开关柜时，发现当手车当处于中间位置时，并不发控制回路断线，保护测控装置和远方后台都没有相关告警！

故障原因：经过反复排查并对照厂家断路器二次图纸（参见图2圆形标志），发现真空开关控制板上跳线错误！误用了JP1跳线，使得图中a、b接通，导致S8、S9被短路，未接入相关控制回路，不能起到相应断路器电气闭锁功能（即在手车处于中间位置时，断路器合闸回路断开，防止电动合闸）。

解决办法：解开JP1，使用JP7与JP5，让b、c互联，a、e互联（实物参见图3），问题消失。

1.2 开关未储能时不发控制回路断线告警

1.2.1 开关未储能时发控制回路断线相关原理说明

查看图2可以发现当开关分闸且未储能时候，因未储能辅助接点S1断开，TWJ回路将失电（由航空插头32触点接入，参见图2方形标识），其常闭节点变闭合。此时因为开关分闸，所以HWJ回路为断开状态，其常闭节点也闭合。这样控制回路断线回路就会导通并告警。此措施可以帮助工作人员快速判别是由于断路器未储能导致开关不能合闸。

1.2.2 现场故障及原因查析

但是西区变10kV开关柜当开关分闸并且弹簧未储能时并不发控制回路断线告警。

故障原因：经过仔细排查发现，其未储能辅助接点S1未按图2接至合闸线圈HQ下端，而是接到S2下端，导致开关分闸并且未储能时，TWJ回路并没有经过S1，而是直接由“断路器常闭接点”→“合闸线圈”→“负极”导通，TWJ继电器常闭接点打开，进而导致图1中的控制回路断线判断回路失电，不判控制回路断线！

整改办法：将S1移到图示位置，问题解决。

1.3 反映的问题与防范办法

从这两类故障可以发现开关柜厂家的安装质量存在问题，并且缺乏完备的出厂试验。除此之外用户方接收人员也应当在厂家出示出厂试验报告的情况下才能够接收相关设备，以提高后期的安装、调试效率。

2 变二侧开关柜手车到位后开关误合闸

2.1 相关现象与排查过程

故障现象：当变二侧开关柜手车一到达试验位置，开关立即偷合。

这就造成了每当手车到位（此时开关为分），手车辅助接点S8或S9有一个必定合，使其不受操作箱控制，直接接通+KM电源（参见图5），造成合闸回路通电，进而开关误合闸！而正常情况下由于没有合闸控制信号其合闸回路上端和+KM是断开的，不会合闸。

解决方法：通过将合闸回路以及合闸电磁闭锁回路的正负极对换，问题消除。

2.2 反映的问题与防范办法

这类开关偷合故障同时也暴露了厂家与设计单位间的沟通不够，设计人员可能并不知道设计图纸中的两处S8、S9其实为一处，被闭锁电磁铁回路和合闸回路共用（设计图纸就原理上而言是没有问题的），但如果实际接线安装设计图进行的话，就会引起误合闸，甚至会导致直流控制回路短路故障。

所以在工程设计阶段，设计院、设备厂商间要积极沟通、交流，防止类似模凌两可情况的出现。

3 手车电动操作到位后不停止

3.1 电动手车介绍

为进一步减少变电运维工作量，提高无人值守能力，操作频繁的10kV、 20kV系统应当可以在现场“无人”情况下实现完整的停、送电及检修准备工作，这就要求断路器手车及接地开关可以实现远方电动遥控，这也是实现智能变电站开关柜顺控操作的技术保证。

目前各厂家基本都是采用了底盘安装电机，电机驱动涡轮蜗杆，蜗杆带动套在传动轴上的离合器动作，离合器带动传轴旋转，通过链传动带动轴，齿轮传动带动丝杆旋转，丝杆带动底盘车运动。而借助电动手车控制模块，即可实现电动手车的远方遥控。

而南京供电公司110kV西区智能变电站也正使用了此类电动手车。

3.2 现场问题及其查析

现场问题：分段手车柜手车电动摇入后不停止，反而自动返回到试验位置。

问题排查：首先分析是否为相关限位开关辅助接点相关端子松动导致，但是仔细测量后并没有类似问题。当排查到开关柜继电仪表室内空开时，发现7DK空开为分，推上后重新电动摇入，手车正常到位，问题消失。

原因分析：新式开关柜手车的电动控制是通过手车控制模块完成，手车电机的启停受到手车工作、试验位置的限制。参看图7可以发现手车控制模块的手车工作位置输入是手车工作位置辅助接点S9通过KB1中间继电器扩展而来，而其电源由7DK空开供给。当7DK未推时，S9扩展继电器KB1将失电，造成手车控制模块会一直判断手车还未到摇入到位，故电机不会停止。

而手车电动操作到试验位置时会停，是因为手车电动控制模块的手车试验位置直接通过手车辅助接点S8判断，不会出错。

自动返回原因：但为何手车到位后会自动反转？电机保护回路吗？查阅厂家资料并现场试验后发现，电动手车厂家为了防止手车电动推动断路器由“试验”向“工作”位置行进时出现故障，设计了专用离合器，在出现卡滞时（如手车到位后，不行前行），离合器自动脱开，电机空转，并依靠时间继电器控制电动手车自动返回到“试验”位置。

3.3 隐患整改措施

3.3.1 在手车工作位置S9的辅助接点够用的情况下，尽量直接使用硬接点接入到手车控制模块。

3.3.2 在S9的辅助接点不够用的情况下，可将扩展继电器KB1的电源由手车控制模块的1DK3空开供给，保证与手车控制模块的供电一致性。

4 结束语

文章介绍了110kV西区智能变电站10kV金属铠装中置手车式开关柜一系故障与隐患：即控制回路断线告警拒发、手车到位开关误合闸及电动手车失控返回。它们的相关排查、分析过程，对于运维、检修人员处理类似二次回路问题有一定的借鉴意义。

而每类故障与隐患之后的注意事项及防范、整改意见，也应当引起设备厂商、设计人员、接收人员的注意：作为设备厂商要提升安装质量水平、加强各类出厂试验；设计人员要加强与设备厂商的沟通交流，弄清实际设备，避免模凌两可情况出现；用户方接收人员则要把好关口，在设备厂商出示齐全的必要的试验报告情况下才能接收相关设备，以提升后期调试效率。

参考文献

[1]国电南自有限公司.110kV西区变电站10kV真空开关二次原理、接线图[Z].2013.

[2]南京苏逸实业有限公司设计院.110kV西区变电站10kV开关柜控制信号回路图[Z].2013.

作者简介：王赫（1981-），男，江苏，工程师，从事变电运维方面工作。

杨光（1983-），男，湖北，工程师，从事变电运维方面工作。

王玉景（1977-），女，江苏，工程师，从事变电运维方面工作。