LW25-126/145型高压SF6断路器控制回路缺陷分析

何 涛，安贵元，杨剑梅，苟 霖

(国网甘肃省电力公司天水供电公司，甘肃 天水 741000)

0 引言

目前，110 kV变电站中广泛使用的LW25-126/145型高压SF6断路器控制回路普遍存在缺陷。

为防止过热或长时间运转损毁电机，该断路器的控制回路中设计有电机保护自保持回路，当电机保护动作后，切断电机电源并自保持。但是当热继电器或时间继电器返回后，因未设计复归回路，必须断开断路器就地控制电源后才能解除保持。此类缺陷不能停电处理，因为对于运行中的断路器，断开就地控制电源后，跳合闸回路失电，首先会发出断路器遥信变位信息，对调控运行、事故处理、生产指标均产生不良影响；更严重的是，如果此时保护动作发出跳闸命令，断路器将拒动，引发事故扩大，危及系统安全稳定运行；而且弹簧储能过程中存在因弹簧断裂伤及工作人员的危险。以下主要针对此问题进行分析，并提出了改进措施。

1 断路器控制回路工作原理

该断路器的控制回路工作原理如图1所示。其控制回路分4部分：合闸控制回路、分闸控制回路、电器防跳回路、电机控制及保护回路。

1.1 合闸控制回路

断路器处于分闸状态,转换开关接点52b/1接通，从端子C7来的远方合闸操作信号，经防跳继电器触头52Y、磁力开关88M和辅助继电器

49MX的常闭触头、63GLX低气压闭锁继电器常闭接点，使合闸线圈52C受电，合闸电磁铁动作，断路器合闸带动转换开关转动，52b/1切断合闸回路，52a/1，52a/2接通分闸回路。

1.2 分闸控制回路

断路器处于合闸状态，转换开关接点52a/1接通，从端子T9来的远方分闸操作信号，经52a使分闸线圈52T受电，分闸电磁铁动作，断路器分闸，带动转换开关转换，52a切断分闸回路，52b接通合闸回路。

1.3 电器防跳回路

合闸信号给出后，断路器合闸，转换开关接点52a/1，52a/2接通，使得52Y防跳继电器动作，切断合闸回路。若合闸信号未撤除，分闸信号又给出，则断路器分闸，转换开关接点52a/1，52a/2接通，防跳回路由52Y接点和R1保持，合闸回路仍不通，断路器不能合闸。只有合闸信号撤除，52Y继电器复位，合闸回路接通后，才能再次合闸。

1.4 电动机控制及保护回路

断路器合闸操作后，限位开关33hb闭合，磁力开关88M得电，接通电机电源回路，电机运转对合闸弹簧储能。储能到位，棘轮轴上的凸轮将使限位开关33hb打开，电机停止。电机保护1为电机打压时间过长，时间继电器48T的延时闭合触点闭合，49MX辅助继电器的常闭触点打开，磁力开关88M失电，电机停止。电机保护2为电机过载保护，当电机过载时，热继电器49M动作，同样启动49MX辅助继电器，其常闭触点打开，磁力开关88M失电返回，电机停止。

图1 LW25-126/145型高压断路器控制回路

2 存在的主要问题

继电器的电机保护回路存在的主要问题是，只有保持回路，没有复归回路。当储能电机打压超时或电机过热任一保护动作后，都会启动辅助继电器49MX动作，通过其常开触点49MX13/14实现自保持。当处理完电机保护回路缺陷后，由于没有解除保持的复归回路，电机仍无法储能，只有断开断路器控制电源开关8D后，辅助继电气49MX才能解除保持，电机才能储能，详细分析如下。

(1)电机打压超时缺陷处理后，需断开断路器就地控制电源，才能解除自保持，恢复储能。

打压超时动作后，48T67/68动作启动49MX，49MX动作，然后通过49MX13/14实现自保持，49MX61/62常闭触点断开，电机接触器88M失电，88M1,2/3,4接点断开，切断电机M电源，从而实现对电机的保护。处理完电机回路缺陷后，还需断开断路器就地控制电源开关8D，辅助继电气49MX断电复归，其常开触点49MX13/14返回，再次给上就地控制电源开关8D，保持解除，其常闭触点49MX61/62返回，由于此时弹簧未储能，33hb(C/NC)触点闭合，接触器88M动作，电机储能。

(2)热继电器回路缺陷处理后，需断开断路器就地控制电源，才能解除自保持，恢复储能。

热继电器动作后，49M97/98动作启动49MX，49MX动作后49MX13/14常开触点闭合实现自保持，49MX61/62常闭触点断开，电机接触器88M失电，88M1,2/3,4接点断开，切断电机M电源，从而实现对电机的保护。热继电器回路缺陷处理后，还需断开继电电源开关8D，辅助继电气49MX断电复归，其常开触点49MX13/14返回，再次给上就地控制电源开关8D，保持解除，其常闭触点49MX61/62返回，接触器88M动作，电机储能。

3 可能造成的后果

(1)运行中的断路器位置遥信变位，给调控值班员运行监控、事故处理、生产指标产生负面影响。

从图1看出，只有合闸回路中接入了弹簧未储能的闭锁节点，分闸控制回路没有接入弹簧未储能的闭锁节点，其目的是当断路器在运行位置，弹簧未储能时，不能影响断路器跳闸，因此其合位是正常的。但当断开就地控制开关8D后，断路器合位会发生由合—分的变位，该信息会对调控值班员造成一定的影响。如果此时网内又发生跳闸事故，将影响调度员对事故的分析判断处理，同时该变位信息将直接影响到调度运行考核指标。

(2)在就地电源断开的瞬间，与该断路器相关的保护动作发来跳闸命令，由于跳闸回路电源断开，断路器将拒动，从而引起事故扩大。

① 当本断路器作为主变高压侧断路器或桥接线的进线或母联断路器使用时，此时主变保护动作断路器拒动，只能靠上级线路的后备保护动作切除故障，将造成变压器长时间带故障电流，严重的甚至有可能烧毁变压器。

② 当本断路器作为线路断路器使用时，此时线路故障保护动作断路器拒动，将引起母线保护动作或主变保护动作切除故障，进而将事故扩大到整个变电站，最严重的甚至将导致全站失压。

(3)存在人身伤害和误碰跳闸的危险。二次检修人员在处理此缺陷时，断开和合上机构箱控制电源的过程存在以下安全隐患。

① 误碰或误动跳闸。断路器在运行状态，断开和合上控制电源空开时，断路器误动跳闸。工作人员误碰断路器脱口机构造成断路器误跳闸。

② 威胁工作人员安全。当手动断开控制电源再次合上控制电源空开时，49MX保持解除，接点返回，电机运转，弹簧储能，如果此时弹簧断裂，将会对工作人员安全造成威胁。

4 改进措施

改进方案1：只在机构箱加装复归按钮。但由于仍然需要工作人员打开机构箱按复归按钮，若弹簧断裂则会威胁工作人员安全，而误碰跳闸的因素依然存在，故舍弃此方案。

改进方案2：在机构箱加装复归按钮1AN(停电检修时，供检修人员就地使用)，同时在开关的测控装置增加测控点(使用测控继电器的常闭触点)作为远方复归，在后台机和远动主站增加远方复归测控点(与后台机对应测控装置的同一继电器1FG)，完善电机保护远方复归回路，实现远方及后台复归。此方案可行。

改进后的LW25-126/145型高压断路器控制回路如图2所示。增加了虚线区域内为完善后的电动机保护自保持复归回路。当监控运行人员收到弹簧未储能信号后，首先进行远方复归，如果是由于电机机构卡涩造成的电机过流时保护动作，此节点早已返回，因此远方复归之后，复归继电器1FG11/12动作，49MX失电保持解除，88M接触器启动，电机回路带电，弹簧储能；如果远方复归之后未储能信号仍未消失，则再通知检修人员进行现场处理。当检修人员处理完电机回路缺陷之后，再让运行人员在后台复归，电机带电，弹簧储能，缺陷消除。

图2 改进后的LW25-126/145型高压断路器控制回路

5 结论

通过上述改进之后，当监控发出某断路器弹簧未储能信号时，首先由监控值班人员在等待10～15 min后(防止电机过热动作)，进行远方复归。如果复归之后，弹簧未储能动作返回，则缺陷已消理；如果仍未返回，则通知检修人员现场处理。处理完电机回路缺陷之后，再由监控员进行远方复归，使弹簧储能，完成故障处理。

该方案已在远离监控数百km外某110 kV变电站一台开关上试点改造并已运行半年，实际远方复归1次，成功1次。这表明该方案能够避免在处理弹簧未储能的过程中造成断路器位置变位；或者断开和合上控制开关时开关误跳闸以及工作人员误碰跳闸；并且由于远方复归，也避免了弹簧断裂伤及工作人员的可能；最重要的是整个处理过程不断开控制回路电源，断路器仍在正常运行状态，不会造成保护动作断路器拒动事故扩大的事情发生，从而使得该类型的断路器控制回路更加完善，最大限度保障系统安全稳定运行和工作人员人身安全。