ZS1开关柜接地开关联锁设计缺陷的分析与处理

山江川，李 强，魏彦勋

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300)

ZS1开关柜接地开关联锁设计缺陷的分析与处理

山江川，李 强，魏彦勋

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300)

某核电厂3号电动给水泵双回路供电断路器的接地开关联锁设计不合理，可能会导致一路供电断路器在另一路断路器的接地开关合闸的情况下带接地线合闸。对该设计缺陷进行了分析，并对开关柜自身的“五防”联锁功能进行了改进。这些改进措施对其他电厂的同类供电回路联锁具有一定借鉴意义。

ZS1开关柜；接地开关；VD4断路器；联锁

1 概述

ZS1中压开关柜和VD4中压断路器是ABB生产的成套中压供电设备，广泛应用在核电厂中压厂用电系统中。通常，厂用电的中压母线电源进线开关以及“三大泵”系统(一回路主冷却剂泵、二回路主给水泵以及三回路海水系统的循环水泵)均将ZS1中压开关柜和VD4中压断路器作为供电电源。

根据核电厂厂用设备冗余设计要求，二回路的主给水泵除配置了1台常用泵外，还配置了1台3号电动主给水泵作为备用泵。该电动给水泵有2路供电电源，分别取自中压母线LGA和LGB;需要启动3号电动主给水泵时，由任意一条母线上的供电断路器LGA6或LGB4供电，2断路器间设有联锁不可同时合闸。3号电动主给水泵的供电主接线如图1所示。

2 缺陷分析

“五防”是电力安全的重要措施，其中一条是“防止带接地线（接地开关）合隔离开关（断路器）”。而3号电动主给水泵2路供电断路器及其接地开关的控制、联锁存在设计缺陷：其中一台LGA6断路器在工作位置且分闸状态下，虽然自身的接地开关无法合闸；但此时如果另一台LGB4供电断路器在试验位置，则LGB4对应的接地开关可以合闸。此接地开关合闸后，直接导致LGA6断路器在工作位置存在可以带LGB4接地开关合闸送电的风险。3号电动主给水泵2路供电断路器的控制联锁原理如图2所示。

图1 3号电动主给水泵供电主接线

由图2可知，在LGB4供电断路器的接地开关闭锁电磁铁Q8Y1回路里，串接接入LGA6断路器的辅助触点S5/S8/S2。各辅助触点的功能及动作原理如下：

(1) S5：LGA6断路器处于分闸状态(不管LGA6断路器在工作位置还是试验位置)，则其闭合；

图2 3号电动主给水泵2路供电断路器的控制联锁原理

(2) S8：LGA6路器处于试验位置，则其闭合；

(3) S2：LGA6断路器二次插件拔下(只有当断路器在试验位置时才能拔下)，则其闭合。

以上3个辅助触点并联后，串接接入LGB4接地开关闭锁电磁铁Q8Y1的控制回路中，即当以上任意一个条件满足要求时，LBG4供电断路器的接地开关即可操作合闸。

假设LGA6断路器在工作位置且为分闸状态，其自身的接地开关必然为分闸状态；LGB4断路器在试验位置且分闸，由图2可以看出，LGB4接地开关闭锁电磁铁Q8Y1通过LGA6的S5辅助触点得电吸合，即LGB4接地开关可以合闸。LGB4接地开关合闸后，因LGA6的合闸回路中未串接LGB4接地开关的辅助触点，仅串联了LGB4断路器的一副S4触点，即只要LGB4开关为分闸状态，LGA6就可以操作合闸。结合图1可以看出，LGB4接地开关合闸后，导致LGA6断路器有带LGB4接地开关送电的风险。

ZS1开关柜自身具有“五防”闭锁功能，能防止带接地线(接地开关)合隔离开关(断路器)，在其接地开关合闸时断路器不能合闸。而上述3号主电动主给水泵的2路供电断路器都可以在另外一路供电断路器的接地开关合闸的情况下合闸，不满足防止带接地线(接地开关)合隔离开关(断路器)的功能要求。

同时，以上设计缺陷还导致了以下2个问题：

(1) 只要一台断路器分闸，另一台断路器接地开关的闭锁电磁铁Q8Y1就得电，致使该闭锁电磁铁长时间得电，经常因发热烧损；

(2) 以图2为例，当LGA6断路器处于工作位置且分闸状态时，如果LGB4断路器的接地开关合闸，将导致LGA6断路器的位置闭锁电磁铁Y0失电，LGA6断路器将无法从工作位置摇至试验位置。

3 联锁功能改进

针对3号电动主给水泵2路供电断路器及其接地开关在控制和联锁上存在的缺陷，提出以下解决方案。

3.1 方案1

在现有断路器及其接地开关的控制回路中，增加联锁。

(1) 为避免一台供电断路器在另一台供电断路器接地开关合闸的情况下，可能发生带接地开关合闸的问题，可以在断路器的合闸控制回路中串接接入另一台供电断路器接地开关的辅助触点；当该接地开关合闸后，当前断路器不可合闸。

(2) 为解决一台供电断路器的接地开关合闸后，另一台供电断路器无法从工作位置摇至试验位置的问题，可以在断路器位置闭锁电磁铁Y0控制回路的另一台供电断路器接地开关辅助触点Q8S1两端并联一组自身断路器的S9辅助触点；当断路器在工作位置时，其Y0不受另一供电断路器接地开关影响。

该方案仍然存在一台断路器在工作位置时，只要该断路器分闸，另一台断路器的接地开关就可以合闸的问题。这就相当于通过外部回路废除了ZS1开关柜自身的“五防”功能，可见该方案不够完善，故不予采用。

3.2 方案2

取消接地开关闭锁电磁铁Q8Y1控制回路中的S5辅助触点。

取消S5辅助触点后，接地开关只有在自身断路器在试验位置，且另一断路器也在试验位置时才能合闸，符合ZS1开关柜自身的“五防”设计，同时避免了接地开关闭锁电磁铁Q8Y1长时间得电的问题。另外，因为取消S5辅助触点后，接地开关只有在自身和另一台断路器都在试验位置时才能合闸，也就不存在一台断路器的接地开关合闸后另一台断路器无法从工作位置摇至试验位置的问题。

通过以上分析可知，方案2可解决该电厂3号电动主给水泵供电断路器以及接地开关的联锁缺陷。此方案安全可靠、改进作业工作量少，能满足现场运行以及“五防”要求。

4 结束语

中压电力设备的联锁关系到系统运行的安全，联锁中存在的逻辑缺陷将有可能导致电力运行存在安全风险，造成重大的安全事故。

通过对中压开关控制回路辅助触点的改进，完善了某电厂3号电动主给水泵2路供电断路器及其接地开关的联锁逻辑，避免了带接地开关送电事故的发生。

李  强(1983—)，男，工程师，主要从事核电厂中压系统及开关站设备的管理及维修工作。

魏彦勋(1986—)，男，工程师，主要从事核电厂继电保护设备管理及维修工作。

2017-03-19。

山江川(1991—)，女，助理工程师，主要从事高压电气设备的设备管理、检修试验及维护工作，email：shanjc@cnnp.com.cn。