500 kV阿海珐型断路器控制回路优化

张粤泓，肖良申，李世伟

（云南电网有限责任公司红河供电局，云南 蒙自 661100）

0 引 言

500 kV阿海珐（AREVA）型断路器在其机构控制回路中串入二极管，利用二极管在正向电压作用下电阻很小且处于导通状态、在反向电压的作用下电阻很大且处于截止状态的特性，能够实现断路器的单相分合闸功能。二极管的使用虽然能够简化二次接线，但是当二极管损坏时，断路器将不能正常单相分合闸，导致停电范围扩大，影响系统安全稳定运行[1]。通过详细分析某500 kV变电站线路定检传动失败事件，针对发现的问题提出改进意见。

1 故障分析查找

1.1 故障现象描述

某500 kV变电站线路预试定检工作中，断路器重合闸方式为单相重合闸，保护人员进行单机试验时，保护逻辑正确、保护功能正常。模拟线路A相故障，验证断路器出口回路及重合闸逻辑，断路器A相跳开后重合闸不动作，随即B相、C相跳开。查看保护装置动作报告，均没有重合闸动作相关报文，操作箱上跳位指示灯A相亮后，A相合位指示灯未亮，三相的跳位指示灯均亮[2]。

1.2 故障分析

经过保护人员现场验证，确保断路器保护装置逻辑正确、机构本体无卡涩问题。脱开合闸回路外部回路接线，投入出口连接片，合上控制电源，模拟A相重合闸。GZX-22GN操作箱合闸回路如图1所示。

图1 GZX-22GN操作箱合闸回路

使用万用表在操作箱背板继电器对应的接线处量取电位，发现4n198带正电、4n109带负电，说明操作箱内的ZHJ继电器和ZHJ接点都没有问题。因此，判断故障点在汇控箱内，且问题较大可能在合闸回路[3]。

断路器本体机构合闸回路如图2所示。

图2 断路器机构合闸回路

由于万用表无法测量出汇控箱处二极管D7、D8、D9的正向、反向通断，于是就地模拟A相合闸，并退出本体三相不一致保护连接片，故障现象出现。投入本体三相不一致保护连接片，合上断路器后在汇控箱处短接正电至A相跳闸回路，跳开断路器A相，随后B相、C相也跳开。

检查发现汇控箱里合闸回路中的二极管D8、D9被击穿，即汇控箱中B相、C相二极管同时损坏，此时线路A相发生瞬时性单相故障，线路保护装置发出单重信号给断路器保护装置。A相单相跳开，合闸回路常闭节点闭合，合闸回路导通，B相、C相合闸回路通过损坏的二极管D8、D9和A相合闸回路导通，即三相合闸回路均导通，进而导致三相TWJ均动作，使得TWJABC=1。

当TWJABC=1且单重方式为1时，满足重合闸放电条件，重合闸功能失效，断路器单相跳开后不能重合。经2 s延时后，由本体三相不一致跳开断路器，再次证明故障确是因二极管损坏导致。

2 500 kV阿海珐型断路器运行隐患

500 kV阿海珐型断路器控制回路中应用逆止二极管控制断路器，不使用就地分/合闸把手和本体三相不一致出口继电器接点，简化了二次回路的设计。但如果二极管损坏，那么此时线路发生单相故障，重合闸会单相重合闸失败，断路器本体三相不一致保护动作跳开三相，导致线路失电，降低供电可靠性，增加线路的停电次数，极大影响电网运行的稳定性[4]。

电压逆止二极管均装于断路器机构箱中，由于户外的相对运行环境较差，二极管受外界环境影响大，容易损坏。根据实践经验，在开展断路器预试定检工作时，断路器特性试验也会造成二极管损坏。断路器正常运行时，不能通过不停电巡视等方式判断二极管是否损坏。通过查阅历年该变电站维护检修工作记录，发现每次检修工作中均存在500 kV阿海珐型断路器机构本体中的二极管不同程度损坏的现象，严重影响设备的安全可靠运行和电网的稳定性。为解决断路器控制回路中应用二极管存在的潜在风险，需要采取合适的解决措施[5]。

3 解决方案

针对该变电站存在的运行隐患，本文提出如下解决方案。

3.1 方案一

在控制回路中加装监视回路，监视电压逆止二极管的运行情况，一旦发现损坏就及时更换。该方案会导致二次回路更加复杂化，不易实现。

3.2 方案二

串接3个或以上的二极管，进一步保证单相单重功能的有效实现。在断路器正常运行时，该方案无法判断二极管是否损坏。

3.3 方案三

在合闸回路中串接中间继电器，扩展辅助接点，替代二极管直接与各相的连接进行三相合闸，原理如图3所示。

图3 方案三运行原理

该方案会增加二次回路的复杂性，同时继电器的性能与保护可靠动作密切关联，需对继电器进行校验，增加了现场继电保护人员的工作量。

3.4 方案四

取消电压逆止二极管的使用，从根本上消除电压逆止二极管的影响，原理如图4所示。

图4 方案四运行原理

在合闸回路中，取消D7、D8、D9电压逆止二极管及三相之间的并接线，直接使用就地分/合闸把手的3对接点进行三相合闸，但可能存在操作把手辅助接点不够或不满足要求的问题。

经现场实地考察，500 kV阿海珐型断路器机构箱中就地分/合闸把手CS内的辅助接点数目足够，满足合闸回路使用条件，最终决定选用方案四。

4 结 论

通过对一起因500 kV阿海珐型断路器控制回路中所应用的电压逆止二极管损坏导致断路器分合闸异常事件进行分析，详细阐述了电压逆止二极管损坏导致单相故障时重合闸失败、断路器经三相不一致保护直接三相跳开的重大隐患。结合近年来的维护检修工作记录和本体三相不一致改造优化案例，提出相应的解决方案，以保证电力系统的安全稳定运行。