一起220kV断路器控制回路隐患分析及改进措施

周嘉政

【摘 要】根据《南方电网电力系统继电保护反事故措施汇编（2014年）》（下文统称《反措》）的要求，220kV及以上的控制回路取消直流切换回路。在某次220kV线路保护定检中，发现控制回路存在不能正常分闸的隐患与直流切换回路有关，使系统的安全稳定运行存在风险。文中将通过阐述现象及论述原因来分析该隐患，并提出2种改进措施，详述了改造控制回路的方法，消除了隐患，保证了控制回路在任何情况下都能可靠分闸。

【关键词】控制回路；直流切换回路；TJR

1 现象

进行某220kV线路保护定检时，经检查绝缘、寄生等符合要求；因实现双重化配置，在进行开关传动过程中，要分别试验主一、主二保护两路控制回路的功能是否正确。

首先进行主一保护试验。断开第二路控制电源，只使用第一路控制电源。根据定值表，利用昂立加量到保护装置模拟故障发生，以及在保护屏利用短接线（如图1）直接启动11TJR、12TJR功能进行开关传动时，第一路控制回路能进行正常的开关分闸传动，动作及报文正常，对应逻辑正确。

当进行主二保护试验，断开第一路控制电源，只使用第二路控制电源进行第二组控制回路保护装置试验时，能正常传动开关。但是，当进行21TJR、22TJR功能试验时（如图2），开关无法正常传动。

同时使用第一、第二路控制电源后，利用短接线直接启动21TJR、22TJR进行开关传动。启动TJR功能后，开关能进行正常的传动。由此，对第二路控制回路中存在不能正常分闸的安全隐患进行分析排查。

2 问题查找及分析

220kV的保护中采用双重化保护配置。由于是定检第二路控制回路功能出现了问题，下面优先对第二路控制回路进行问题查找及隐患的原因、潜在风险分析。

2.1问题查找

2.1.1检查机构箱中回路

利用万用表对照图纸检查第二路控制回路连接的机构箱中各端子的电位情况。由于现场利用昂立加量校验保护跳闸功能时，开关能正常传动，则机构中气压（油压）闭锁接点正常情况下为常闭接点、断路器合位监视的常开接点闭合、“远方就地把手”在远方控制位置，机构箱中符合远方跳闸的条件，如下图3。利用万用表在端子排的4D117、4D120量到负电位，可以确认机构箱的各接点正常，再结合保护装置能正常跳闸，可以确认机构箱中接点正常。

2.1.2检验操作箱中回路。

由于背板插针n239连接板内的TJR接点后又经插针n20连接到端子排4D120，而启动TJR接点的继电器需要母差装置提供接点开出才能励磁。在保护屏利用短接线模拟母差保护的接点闭合，令21TJR或22TJR保持励磁并检查n2、n239电位即可验证21TJR或22TJR接点功能。如图2，短接4D5和4D95使21TJR、22TJR线圈励磁时，经拆开背板插针的外壳利用万用表能测到图3中n239有负电位，可判断21TJR或22TJR接点正常；结合插针n2有正电通过，对照图纸后可以确定：11YJJ常开接点没有闭合导致第二路控制回路无法正常使用TJR功能跳开开关。

结合上述检验，可判断出：当第一路控制电源失电后，由于11YJJ的常开接点没有闭合，导致第二路控制回路中TJR接点对应的功能回路无法导通，因此会出现上述220kV控制回路不能正常分闸的安全隐患。

2.2隐患原因分析

取消直流切换回路前，11YJJ由第一、第二路控制电源经图4（a）中的11JJ继电器控制的两对常开、常闭接点切换供电。而机构箱中串接了图3中的气压（油压）闭锁接点，可以替代11YJJ的功能。取消直流切换回路后，压力降低闭锁分闸继电器11YJJ仅由第一路控制电源供电（如图4（b）），而且作为了备用继电器。当第一路控制电源失电后，11YJJ失去唯一电源，导致第二路控制回路无法正常控制开关分闸。

现场断掉装置电源后，查看直流切换继电器所在的插件，发现了直流切换被取消的痕迹，结合“《反措》4.1.3”要求，我们可以知道：直流电源切换装置的使用容易造成直流电源接地查找困难以及直流环路后直流系统频发接地报警。为防止双配配置的主保护、安稳装置、跳闸回路、通道设备等配置的主保护、安稳装置、跳闸回路、通道设备等直流供电电源都由同一段直流母线供

电时，一旦该段直流母线发生故障，就失去了双配置的意义，所以取消直流切换回路。

综上，在第一路控制电源正常时，第一、二路跳闸回路的功能正常。但是失去第一路控制电源后11YJJ常开接点打开，第二路控制回路功能将不能有TJR功能跳闸，留有安全隐患。

2.3隐患存在原因

“《反措》4.1.6”要求压力闭锁元件也要双重化配置，使断路器具備双套压力闭锁元件，分别采用第一、二路直流供电，并与两组跳闸回路一一对应，以解决因单路直流供电造成控制回路断线时断路器无法实现跳合闸的问题。现场断路器机构本体的压力闭锁元件的确满足了要求，但是操作箱中的压力降低闭锁分闸继电器11YJJ只靠第一路控制电源供电，它的常开节点串接在两路控制回路中。当失去唯一电源后，这种做法是不可靠的，由此导致该隐患的存在。

2.4潜在风险分析

TJR功能由母差保护或失灵保护来启动。假设现在第一路控制电源失电，第二路控制回路将无法动作。此时线路上如果发生故障无法跳开开关，失灵保护启动，进而TJR继电器励磁进行跳闸。由于第二路跳闸控制回路的11YJJ常开接点没有闭合，则控制回路将无法导通，开关无法被跳开，造成开关拒动的现象。由于开关拒动，此时启动失灵保护跳开母线上挂有的其他开关以及主变三侧开关以此避免该故障扩散到其他的间隔；同样的前提下，母线上发生故障要跳开该间隔但是开关无法跳开，失灵保护将启动跳开该母线上的其他间隔以及主变三侧开关，可能造成母线失压等事故，扩大事故范围。

3 解决方案及验证

3.1 解决方案一

由于《反措》的要求，所有的合闸回路用电源都取自第一路控制电源，那么在第二路控制回路上只需要用到“压力降低禁止跳闸”功能，可以考虑设计改进第二组只含有“压力降低禁止跳闸”和“压力降低禁止操作”功能的回路，并且电源取自第二路控制电源。

如图6，以上做法实现了“双重化配置”，完善回路功能，使第二路控制回路具备独立的操作箱压力闭锁繼电器11YJJ、12YJJ以及压力降低闭锁分闸继电器4YJJ。但实际操作中不仅需要厂家对保护装置的板件进行重新设计，而且回路设计及应用周期较长、涉及事项更为繁琐，对于实际工作不能起到立竿见影的效果。

3.2 解决方案二

由于11YJJ的常开接点在板件上，为了避免11YJJ常开接点由于第一路控制电源失电时无法闭合导致对第二组跳闸控制回路的影响，需要跨接11YJJ的常开节点。基于图3，机构箱中串接的气压（油压）闭锁的常闭接点能取代11YJJ的功能，具体操作如图7所示：在背板插针n239处焊接一条电缆到端子排4D6上，第二组控制回路就可以跨接11YJJ常开接点，在第一组控制回路因故障失电的情况下，第二组控制回路的跳闸功能也能正常实现。方案二对回路改动不大，在实际现场改造较为简易，可操作性强且效果明显。但是在现场焊接电缆的时候需要厂家在场确保确保焊接工艺及安全，并且不会损坏板件。

3.3控制回路的改造及验证

考虑到方案一中保护装置回路的设计在现场工作中难以操作，板件的设计生产需要时间。为了能尽快排除该隐患，对回路进行如方案二的改造。

实际改造后如图7，第二路控制回路在第一路控制电源失电的情况下，现场校验TJR功能及保护装置传动的开关分闸正常，满足实际运行要求。

4小结

220kV断路器控制回路存在开关不能正常分闸的隐患，对系统的稳定性存在风险。本文分析后得出这一隐患是由于第二路控制回路串接的11YJJ常开接点会因为第一路控制电源失电而无法闭合，导致TJR动作后第二组跳闸回路无法跳闸。

为了能极大程度地保证系统及时切除故障，可要求厂家对回路进行改造升级，在符合《反措》要求的同时，为第二路控制回路增加相关压力监视回路中的11YJJ继电器，但这种方法也存在一定隐患，效果不明显且可靠性较差，且对装置回路改动较大，相比之下采用直接改造回路的方法更可靠。改造后，能确保第一、第二路控制回路功能的完备性，使开关能在失去第一路控制回路的情况下，也能实现分闸，并且能符合《反措》要求，确保能在事故发生时及时隔离故障，保障系统运行的安全稳定。本文根据现场实际情况，对控制回路进行改造，跨接第二路控制回路中11YJJ的常开接点，使开关能可靠地分闸，消除了隐患。

（作者单位：深圳供电局有限公司）