500 kV断路器操作回路兼容问题的实际解决

杨令

（国投云南大朝山水电有限公司，云南 昆明 650213）

500 kV断路器操作回路兼容问题的实际解决

杨令

（国投云南大朝山水电有限公司，云南 昆明 650213）

云南大朝山水电厂在500 kV断路器保护改造工程中，遇到操作箱与现地控制柜内控制回路不匹配的实际应用问题。主要涉及到断路器跳闸回路和合闸回路的监视回路、位置指示、防跳回路，在设备初次上电后出现了指示灯异常点亮、TWJ、HWJ不正确励磁的现象。本文描述了实际分析过程，提出了解决方案，并对运行情况进行介绍。关键词：防跳回路；操作箱；跳闸回路；合闸回路；大朝山水电站

1 引言

云南大朝山水电站是跨21世纪投入运行的一座100万kW级水电站，500 kV断路器接线方式为3串一个半接线。所有断路器操作箱目前已经全部更换完成，部分操作箱已投入运行超过3年。操作箱更换工作随断路器保护技术改造工程一起实施，包括500 kV、220 kV以及机组出口断路器操作箱，在工程实施中操作箱与现地控制回路或多或少都会出现匹配问题。主要就是防跳回路、跳合闸监视回路、控制方式切换、指示异常等问题。作为一个运营15年的老水电站，保护设备的技术改造工作要先于大多数同行，本文就500 kV断路器操作箱在技术改造过程中所遇到的匹配问题，分享分析过程，提出解决方案，以供参考。

2 背景介绍

大朝山500 kV断路器及现地控制柜采用ABB公司生产设备，在现地控制柜中合闸回路分相配置防跳回路，两路跳闸回路分相配置跳闸回路监视回路。其中跳闸监视回路设置有告警信号。

断路器新操作箱选择南瑞继保设备CZX-22G型操作箱，装置同样配置有带防跳功能的合闸回路、不带防跳功能的合闸回路、跳闸回路监视回路、合闸回路监视回路。

大朝山电厂500 kV断路器操作箱更换工作随500 kV系统断路器保护技术更新改造项目实施。新设备投入运行前，在调试过程中发现断路器操作箱与现地控制柜内相同功能的防跳回路、监视回路出现匹配异常。针对此异常现象所做的电路回路分析、解决方法可举一反三，对断路器保护改造工作有参考意义。

3 操作箱异常发现

以最先实施技术改造的5031断路器为例。5031断路器保护装置更新后，上电调试时发现操作箱3种状态下的3种异常现象：

（1）第一次装置上电，5031断路器处于断开位置。发现新5031断路器保护装置操作箱“跳闸回路监视Ⅰ”A、B、C三相指示灯、“跳闸回路监视Ⅱ”A、B、C三相指示灯状态异常，处于半亮状态。而正常状态应为，当5031断路器本体处于断开位时，跳闸回路不通，操作箱两路合位监视回路指示灯不点亮。

（2）断路器合闸状态时，两路跳闸回路监视指示灯变得更亮。经安全分析，且安全可控条件下，合闸5031断路器，“跳闸回路监视Ⅰ”指示灯、“跳闸回路监视Ⅱ”指示灯变为正常点亮，比断开状态变亮。

（3）断路器在合闸状态，“合闸回路监视”三相指示灯异常点亮。正常状态下，合闸回路不通，“合闸回路监视”指示灯应当在断路器合闸时熄灭。

4 问题归纳

经过现场检查，控制回路分析，归纳为断路器操作箱与现地控制柜控制回路匹配的两个问题。

（1）断路器分闸状态，“跳闸回路监视指示Ⅰ”指示灯、“跳闸回路监视指示Ⅱ”指示灯异常点亮；

（2）断路器合闸状态，“合闸回路监视”指示灯异常点亮。

5 问题分析

对断路器操作回路分析，指示异常、回路中HWJ、TWJ误动作带来不同的风险和隐患。

（1）指示灯异常指示，使得设备运行状态不明确，断路器跳闸合闸状态不明确。给正常巡检带来错误指示，无法辨别设备实际运行状态。

（2）继电器处于不正确的励磁状态，会开出错误的信号，可能导致相关设备误判设备运行方式，导致装置误动、拒动，如故障录波、安全稳定控制装置等。5.1跳闸回路检查分析

将南瑞设备CZX-22G型操作箱与大朝山电厂ABB设备断路器现地控制柜的操作回路接线图合并为图1，并体现现地控制柜的跳闸回路监视回路。断路器一跳、二跳回路相同，图1以一跳为例。

图1 断路器与控制柜操作回路接线图

检查跳闸回路中继电器状态：5031断路器本体在断开位时，操作箱两路合闸位置监视回路指示灯点亮，测量两路合位监视回路“HWJA”继电器，继电器处于动作状态。而正常状态是当5031断路器本体处于断开位时，操作箱两路合位监视回路指示灯不点亮，两路合位监视回路“HWJA”继电器不动作。

测量回路中各节点直流电压：整个回路正负极电压为220 V，正常；操作箱与现地控制柜之间连接端子（4C1D1或4C2D2）电压值为100 V左右。施加在3个HWJA电压继电器上的电压使其误励磁。

从图1中不难看出，跳闸控制回路中操作箱部分与现地控制柜内跳闸监视回路有串联电阻。跳闸监视回路的使用使得整个回路电流走通，形成了串联电阻分压回路。操作箱的匹配电阻大小不合适，造成了3个“HWJA”较高电压，使其呈励磁状态，发光二极管导通发光。同时，这种情况可能会造成防跳回路继电器励磁，在操作箱使用带防跳功能的回路时，会造成合闸回路拒动的风险。

图2 改造后合闸回路合并图

在断路器由分闸位置变为合闸位置时，监视回路失去作用，相当于现地控制柜电阻综合值变小，才导致发光二极管变得更亮。这一现象也印证了，跳闸监视回路中电阻与操作箱内电阻不匹配是导致这一异常现象的原因。

解决方案：为保证5031操作箱正常工作，解除断路器现地控制柜两路跳闸线圈监视回路，同时需解除现地控制柜两路跳闸线圈监视告警回路。解决了指示灯不准确、HWJ误动作的问题，本体跳闸回路监视回路拆除后，其功能由指示灯正确指示。

5.2 合闸回路检查分析

根据规范，当操作箱与现地控制柜同时存在防跳回路时，应当优先采用现地控制柜内防跳回路。于是按照要求，我厂使用的南瑞设备CZX-22G型操作箱中带防跳功能的合闸回路开出端子悬空。将操作箱和现地控制柜的合闸回路合并如图2。

正是由于防跳回路的存在，合闸状态下，5031断路器CB开节点导通，信号指示灯通过合闸回路监视回路正负极电源导通和防跳回路导通电源正负极，指示灯点亮。几个TWJ在开关处于合闸位置时，有可能处于误励磁状态的风险，导致其他相关设备误判断路器运行状态。同时，防跳继电器同样有可能处于误励磁的风险，导致合闸回路不能正常合闸。

解决方案：根据操作箱电路布置，合闸回路监视回路与合闸操作回路分别上端子，即解开如图4C1D11、4C1D8两处端子连接片连接。考虑在两个端子之间加一副断路器位置常闭接点。于是从5031现地控制柜分别引出断路器A、B、C三相辅助触点的常闭接点，跨接在三组端子之间，使得合闸位置时常闭接点打开，指示灯熄灭，TWJ返回。

6 运行效果

大朝山电厂500 kV断路器共3串，其保护装置改造项目按照一次设备停电计划分步进行。2013年完成第3串断路器保护部分，运行已满3年，无异常发生；第1串、第2串各断路器部分已于2015、2016年陆续完成，均无异常发生；靠线路侧断路器动作次数最多，单瞬故障重合闸成功，单永故障重合故障加速三跳，手动分合闸，均无异常。

TM561

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1672-5387（2017）06-0028-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.010

2017-03-19

杨 令（1986-），男，从事设备检修维护工作。