北京北开GIS断路器储能电机控制回路隐患分析及改进措施

张杜宇

【摘 要】某110kV线路的保护定检中，发现北京北开电气股份有限公司设计的GIS断路器储能电机控制回路存在隐患。若继保人员进行实际的开关传动时，未给上该线路间隔就地控制屏上的“控制、信号电源”空开，可能导致合闸线圈烧毁。分析后得出此隐患是由于断路器储能电机控制回路失电，KA1继电器失磁，串接在合闸回路的常闭接点KA1长期处于闭合导致合闸线圈烧毁。提出三种解决措施：合闸回路未储能接点改回实际行程开关接点，或断路器储能电机控制回路由信号电源改为断路器控制电源，或更改空开标识。详述了控制回路的改造方法，消除了隐患，保证了合闸线圈正常使用。

【关键词】GIS断路器；储能电机；控制回路

1.引言

110kV上村站110kV农村Ⅰ线保护及测控定检中，其他专业人员在该线路间隔就地控制屏执行其他工作后或者其他原因，没有恢复断开的 “控制、信号电源”空开。

继保人员在定检工作中进行实际的开关传动时，若未给上该线路间隔就地控制屏上的“控制、信号电源”空开，可能导致合闸线圈烧毁。

在电力系统出现故障时，断路器能否可靠跳闸直接影响电力系统的安全性，而合闸线圈的损毁则直接影响断路器的正常分合闸。经过理论分析，发现上述隐患存在于北京北开电气股份有限公司设计的断路器储能电机控制回路中。本文分析了这一问题产生的原因，提出了几种解决方案。北京北开电气股份有限公司是深圳供电局几个主要的合作方之一，因此我们通过改造控制回路及其他方法消除该隐患具有重要意义。

2.电源配置隐患分析

2.1 信号及储能电机控制回路原理分析

正常情况下，当信号及储能电机控制回路的电源2QL的空开是给上的时候，信号及储能电机控制回路中，与HR4指示灯（储能完毕指示灯）串联的行程开关SL处于分位，HR4指示灯灭，表示断路器储能未完成。同一回路中，与KA1继电器串联的行程开关SL此时处于合位，KM继电器励磁，储能电机回路中的常开接点KM闭合使断路器储能电机开始运转；而此时KA1继电器在该回路导通时励磁，导致合闸回路中的常闭开关KA1断开，表示电机在未储能完成时，合闸回路是无法正常合闸的。

当断路器储能完毕，信号及储能电机控制回路中，与HR4指示灯（储能完毕指示灯）串联的行程开关SL处于合位，HR4指示灯亮，表示断路器储能完毕。与此同时，与KA1继电器串联的行程开关SL此时处于分位，KA1继电器失磁，导致合闸回路中的常闭开关KA1闭合，此时合闸回路是可以正常合闸的。当断路器储能电机运转超时但储能还没完成时，信号及储能电机控制回路中的时间继电器KT便会励磁，导致延时开关KT闭合，此时KA2继电器励磁，串接K2继电器的常开接点KA2闭合自保持，串接时间继电器KT的常闭接点KA2断开，KM继电器失磁导致断路器储能电机停止运转，从而达到保护该电机的作用。

2.2 信号及储能电机控制回路隐患分析

如图所示，由于信号及储能电机控制回路的电源2QL断开，继电器KA1不励磁，串接在合闸回路的常闭接点KA1长期处于闭合状态。

譬如，继保人员在开关跳合跳试验中，开关第一次跳开后，重合闸保护动作CHJ闭合，HBJ继电器动作并形成自保持。由于开关实际没储能合不上，此时QF常闭接点不能返回，QF一直处于闭合状态；而防跳回路的两个常闭接点1KA和2KA及SF6气压低闭锁接点KA4也是一直处于闭合状态。上文提到，当2QL断开，继电器KA1不励磁，串接在合闸回路的常闭接点KA1长期处于闭合状态。因此，合闸回路一直处于导通的状态，但是此时的断路器储能并未完成，最后导致合闸线圈烧毁。

2.3导致该信号及储能电机控制回路隐患发生的因素

综上所述，导致上文中合闸回路的合闸线圈烧毁的因素有三个：

1）合闸回路上的弹簧未储能接点是继电器的重动接点；

2）断路器储能电机控制回路用的是信号回路的电源；

3）线路间隔就地控制屏上的“控制、信号电源”空开断开。

通过与其他同类型的回路对比，可以发现，并不是所有的线路都存在该隐患，也不是所有北京北开负责设计的断路器储能电机控制回路都存在该隐患，甚至同一个站同一个厂家的不同电压等级间的断路器储能电机控制回路都因设计不同而情况不同的。所以，应该是因为厂家当初设计的时候考虑欠周全才导致该断路器储能电机控制回路存在这个隐患。

3.改进措施

3.1 合闸回路未储能接点改为实际行程开关接点

从导致隐患发生的第一个因素，提出第一个改进措施，将合闸回路未储能接点改回实际行程开关接点，这样就可以消除该断路器储能电机控制回路的隐患。

如图所示，当断路器储能未完成时，合闸回路中的储能接点CK1处于断开状态，而断路器储能回路中的储能接点CK1处于闭合状态。此时断路器储能回路中的KM继电器励磁，两个KM接点闭合，电机回路导通，储能电机M开始运转。当断路器储能完成，合闸回路中的行程开关CK1闭合，此时可以正常合闸；而断路器储能回路中的储能接点CK1断开，KM继电器失磁，两个KM接点打开，电机M停止运转。

通过对接点类型的更换，使合闸回路中的未储能常闭接点变成储能的常开接点，达到了消除隐患的目的。

3.2 断路器储能电机控制回路由信号电源改为断路器控制电源

第二个改进措施可以由导致隐患发生的第二个因素来考虑，就是把断路器储能电机控制回路由信号电源改为断路器控制电源，此方法也能解決该隐患。

如图，改进后该线路的断路器储能电机控制回路采用的是断路器控制电源，与信号电源无关。当“控制、信号电源”的空开没有给上，只要断路器控制电源回路正常通电，储能电机控制回路也正常运作，继电器KA1可以正常励磁，就不会存在串接在合闸回路的常闭接点KA1长期处于闭合状态的情况了。

通过更换断路器储能电机控制回路的电源，达到了消除隐患的目的。

但是，这个方法也存在一个隐患。当KA1继电器损坏的话，合闸线圈也有烧毁的风险。

3.3加强运维

除了从回路中改进接线达到尽可能消除隐患的目的以外，从第三个因素出发，我们还可以在日常工作运维中做一些措施来避免该隐患。

运行人员在做定检前的一次安措时，会按照其操作票及运行规程的要求，在該线路间隔就地控制屏上断开断路器储能电机电源的空开和“控制、信号电源”空开。运行人员之所以会断开“控制、信号电源”的空开，是因为操作票和运行规程要求断开断路器储能电机的控制电源，但是按实际的接线来讲，不断开该空开而规避上文提到的北京北开存在的断路器储能电机控制回路隐患也是符合安规的。所以，可以从更改空开标识入手。把“控制、信号电源”改为“信号电源”，这样运行人员在做一次安措的时候就不会断开“信号电源”空开，避免这一隐患的发生。

同时，若条件还不满足同时把所有有隐患的站的标识更改过来，在定检工作中，可能会存在其他专业人员结束其他工作后忘记恢复断开的“控制、信号电源”空开的情况。继保人员可以通过提醒的方式让其他专业恢复该空开；或者继保人员在传动开关之前，先去线路间隔就地控制屏处检查该空开的通断情况。

3.4改进措施的优劣对比

上文提到的三种改进措施，第一改进措施是可以永久解决该事故隐患的，第三种改进措施需要在每次定检工作中都执行，用人为因素来解决问题还是存在一定的风险。但是，从实施的难易程度来说，将合闸回路未储能接点改回实际行程开关接点是最难的，而直接更改标识或实际工作中提醒注意是最容易实现的。

将合闸回路未储能接点改回实际行程开关接点，这应该是好的改进方法，因为只需要对断路器控制回路进行改进而不用改动其他回路。但是，在110kV上村站的实际回路中，北京北开之所以会有这种存在断路器储能电机控制回路隐患的设计，就是因为行程开关不够用，才需要用到重动的开关。因此，从因地制宜来讲，为了避免对回路有太大的改动，这个方法不一定可行。

第三个方法，仅从日常运维的角度出发，节省人力物力，而且更改标识后，也能达到改进回路后的效果。所以，这个方法值得短时间内推广。

至于第二个方法，把电机控制回路由采用电机控制电源改为断路器控制电源，从现场的实际条件出发，无论现场的回路是怎样配置的，都可以使用这个方法。就现有的条件来说，第二个方法是最佳方案。今后结合技改一定要增加行程开关进行改进，以达到完全消除隐患的目的。

4.总结与提升

我们可以从上述事件从得到一些以后运维的经验：

继保人员在传动开关前，先去线路间隔就地控制屏处检查“控制、信号电源”或“信号电源”空开的通断情况，确保烧线圈的隐患不会发生。

各专业间工作中加强沟通。继保人员在定检前，可以提醒运行人员不要断开“控制、信号电源”的空开。继保人员在平时工作多在主控室，应该多留意和多询问其他专业在本体的工作情况。比如当我们定检进行到一半，其他专业可能在本体有工作需要断开“信号电源”空开，然后我们在不知情的情况下传动开关也可能导致合闸线圈烧毁。

验收新投产的线路，需要注意新线路的回路是否存在该隐患。若存在，则因地制宜，有多余行程开关的可改用行程开关，或者直接把断路器储能电机控制回路由信号电源改为断路器控制电源。若条件允许，尽量争取确保在行程开关接点数量足够的情况下进行改造。

（作者单位：深圳供电局有限公司）