西门子3AP1-F1断路器控制回路问题分析

龙跃达

（广西电网公司桂林供电局，广西 桂林 541002）

西门子3AP1-F1断路器控制回路问题分析

龙跃达

（广西电网公司桂林供电局，广西 桂林 541002）

针对西门子3AP1-F1断路器控制回路异常的问题，介绍了3AP1-F1断路器控制原理，分析了断路器的控制原理和合闸回路中存在的问题，提出了2种改进措施，并验证了改进措施的有效性。

断路器；合闸；控制回路

0 引言

西门子3AP1-F1断路器是采用SF6气体灭弧、带弹簧储能机构的三相分相断路器，是适用于220 kV电压等级的常用断路器，现已普遍使用于广西电网。

2013-11-09，某变电站220 kV某线226间隔监控改造期间，变电检修人员发现，断路器处于合闸位置且断路器弹簧未储能时，分闸指示灯亮但监控后台并未发“控制回路断线”信号。根据此异常状况，检修人员发现3AP1-F1断路器合闸回路中没有串接弹簧储能接点，导致在弹簧未储能时断路器合闸回路未断开，合闸线圈长期带电，损坏合闸线圈及操作箱插件。现场人员对控制回路存在的问题进行分析，并提出了相应的改进措施。

1 3AP1-F1断路器控制原理

当断路器二次回路与保护装置连接时，会出现各自二次回路(如防跳回路，分、合闸闭锁回路等)设计功能的重叠元件，这就存在实际使用时如何根据系统需要进行选择的问题。通常在解决此类问题时，应遵循安全、可靠、稳定的原则，保证分、合闸回路能正确操作，实现开关分、合闸可靠闭锁，同时方便运行人员正常监视及故障判断。

根据上述原则，运行人员可根据需要，选择某个回路，采用某种接线，增减某个元件。根据上级公司系统运行部相关文件要求：在220 kV防跳回路中，应将使用开关本体进行远方操作(保护动作)的防跳回路改用开关操作箱的防跳回路。

西门子3AP1-F1型三相分相开关的A，B，C三相合闸回路原理接线相同，其中开关机构合闸回路的控制原理如图1所示。现以B相合闸回路为例：正常操作时，主控室保护装置操作箱发出合闸命令(7B)至开关机构，若断路器各项功能正常且满足合闸条件(弹簧已储能，无闭锁回路)，当合闸线圈带电后，驱动操作机构进行合闸。

分闸回路的控制原理与合闸回路的控制原理相同。当开关合闸后进行弹簧储能时，B相马达控制继电器常开接点K9LB(53-54)接通，此时跳位监视回路经K75LB就地防跳回路导通，导致开关分闸位置灯与合闸位置灯同时亮，直至弹簧储能完成，B相马达控制继电器常开接点K9LB(53-54)断开后，开关分闸位置灯才熄灭。当开关分、合闸灯同时亮时，值班员无法实时判断开关的实际位置，因操作箱内已有防跳功能，所以必须取消就地防跳功能，只保留操作箱内防跳功能。

2 合闸回路中存在的问题

2.1 问题1

由图1中虚线框内的接线可以看出，整个机构内合闸回路并未串接开关弹簧储能完成相关接点，因此当开关处于弹簧未储能时，机构内合闸回路仍导通。若此时进行开关手动合闸操作或保护动作重合闸，1SHJ或ZHJ继电器动作(见图2)，1SHJ或ZHJ常开接点导通，启动SHJb继电器。SHJb常开接点接通后保持合闸回路通电，直至开关合闸完毕，开关辅助接点断开。由于弹簧并未储能，开关无法进行合闸，而操作箱内合闸回路具有自保持功能，在开关未合上的情况下，回路长时间带电会导致开关机构箱合闸线圈及操作箱内插件烧坏。

2.2 问题2

如恢复断路器本体防跳回路，在开关处于弹簧未储能的状态下，储能马达控制继电器会动作储能。当储能电源(交流)无电源时，经过延时，储能马达控制继电器发储能超时，同时断开储能回路。由于此时合闸回路导通，若进行开关手动合闸操作或保护动作重合闸，则1SHJ或ZHJ继电器动作，1SHJ或ZHJ常开接点导通，启动SHJb继电器。SHJb常开接点接通后保持合闸回路通电，直至开关合闸完毕，开关辅助接点断开。由于弹簧并未储能，开关无法进行合闸；而操作箱内合闸回路具有自保持功能，在开关未合上的情况下，回路长时间保持通电，会导致开关机构箱合闸线圈及操作箱内插件烧坏。

综合上述，无论采用操作箱防跳功能，还是断路器机构本体防跳回路，均存在弹簧未储能且断路器在合闸位置时，出现分合闸回路均导通、红绿灯同时亮导致不能正常监视控制回路的问题。在此情况下进行开关传动试验、分闸试验，均会导致开关机构箱合闸线圈及操作箱内插件烧坏。

3 改进措施

图1 B相机构内合闸回路原理

图2 合闸时1SHJ或ZHJ继电器动作示意

针对上述安全隐患，该变电站组织检修班组人员集体讨论、分析，制定了2套解决方案。

3.1 方案1

在图1所示的K75(就地防跳继电器72号端子)与K10(SF6总闭锁继电器3号端子)之间，串入图3中所示的三相合闸弹簧储能完成接点。这样，在开关弹簧未储能的条件下就能切断合闸回路，避免出现开关合闸造成合闸，线圈或保护插件损坏，确保设备安全运行。

图3 三相合闸弹簧储能完成接点

3.2 方案2

在储能马达控制回路上增加三相储能闭锁继电器，其控制原理如图4所示。在马达控制回路上增加三相储能闭锁继电器K15，并在合闸回路上串接三相弹簧储能闭锁继电器常闭接点，串接点如图5所示。回路改进后，在开关进行弹簧储能时，K15动作切断合闸回路直至弹簧储能完成；K15复归后，合闸回路导通。这样即可保证控制回路的良好运行，又可保障设备的可靠运行。

图4 方案2的控制原理

图5 B相合闸回路

1 国家电力调度通信中心．电力系统继电保护实用技术问答(第二版)[M]．北京：中国电力出版社，1999．

2014-10-16。

龙跃达(1981-)，男，工程师，主要从事继电保护运行维护与管理，email：long_yd.glg@gx.csg.cn。