电力系统110KV变电站35KV断路器合闸线圈烧坏原因浅析

2015-04-29李润林

河北建筑工程学院学报 2015年2期

李润林

（中节能风力发电股份有限公司，北京100000）

随着我国电力系统和风电行业新能源、新材料、新技术的不断出现，以及我国政策对绿色可再生能源如风电、光伏发电等产业的大力支持，风电行业得到快速发展.绿色可再生能源的利用起到节能减排的作用，这一事实已被世人所公认.

风电行业的发展离不开变电站与风电场电气设备的配套供电和输变电线路的可靠供电.

目前，电力输变电系统大多数变电站（所）将电力输变电系统的继电保护从电磁型的继电保护更新换代为目前先进的微机保护原理的保护装置.多数风电场的变电站（所）已经采用了综合自动化微机保护装置.在新技术、新设备更新的同时，也出现了一些噬待解决如变电站微机线路保护的问题，举例说明.当线路保护装置的控制回路、储能合闸回路、弹簧储能机构等回路出现故障时，断路器均不能可靠合闸，若值班员进行操作倒闸时，因人为合闸时间长合闸线圈发热，再加上上述回路故障的同时存在，会导致合闸线圈的绝缘破坏甚至烧毁合闸线圈.就上述断路器合闸现象及故障展开论证浅析如下：

1 合闸线圈烧坏的原因

1.1 操作合闸时间长且开关辅助触点未转换

变电值班员在倒闸操作时如果出现手动合闸时间长（约5秒），手动闭锁合闸继电器通过自保持接点受电后，自动锁闭合闸回路.此时如果合闸辅助转换接点未转换切断回路的合闸电流（约2.5A），使控制合闸回路的合闸线圈（HC）长于规定时间受电，线圈会发热，造成线圈绝缘破坏，甚至烧坏合闸线圈.具体回路如附图.

1.2 合闸储能机构不储能辅助接点不转换

断路器储能机构在分闸时进行储能，准备合闸时提供能量之用，合闸辅助转换接点闭合接通合闸回路，可以合闸；在合闸以后，开关的辅助转换接点自动转换断开合闸回路，为开关分闸做准备.

合闸回路动作原理是从＋KM－HCJA、B－TBJA、C－HCJ（合闸出口继电器）电流线圈去合闸，如果操作合闸时间大于3.5秒，且开关辅助接点不转换（合闸后转换），就容易造成合闸线圈长时间受电发热，使合闸线圈绝缘降低甚至烧坏合闸线圈.

另外，综合自动化保护操作合闸可以通过后台微机操作控制合闸，如合闸开关辅助接点不转换或机械卡滞，同样会造成类似上述烧坏合闸线圈现象（原理同上）.

1.3 跳闸位置继电器保护二极管（分后位）击穿

断路器在分后位时，合闸回路是导通的，合闸线圈是正常带电的，合闸线圈是处于高阻带电状态，分闸位置继电器（简称：分位继）受电，同时监视合闸回路状态是否良好.此时回路电流小（约75mA）只能启动分位继，示意合闸回路完好，但不足以启动合闸线圈.此时，如果跳闸位置继电器的保护二极管击穿短路，那么合闸线圈承受的分压值会提高约一倍的原有电压，在跳位继二极管击穿的情况下（微机后台显视由绿变灰，如果不及时处理，合闸线圈会长时间带电发热），易破坏合闸线圈绝缘，甚至烧坏合闸线圈.

2 防止合闸线圈烧毁的措施

增设延时保护闭锁回路是防止合闸线圈烧毁的有效措施.（1）新增加的延时保护回路动作原理（如附图）是：新加的中间继电器（1ZJ）电流线圈受电，启动新加的时间继电器（1SJ），1SJ常开接点延时（根据保护书整定如3秒后）启动新增的2ZJ中间继电器（简称：中继）的电压线圈，2ZJ中间继电器受电后，2ZJ常闭触点动作闭锁合闸回路（断电）.

（2）新增加的合闸闭锁回路动作原理（如附图）是：在断路器合闸回路增设1ZJ电流线圈和2ZJ的常闭触点串联在合闸回路中，通过手合闸继电器的自保持常闭触点，使手合继电器带电.手合继电器SHJA.B的两对常开触点闭合，启动合闸出口继电器HCJ，再通过合闸回路开关的辅助转换触点，使合闸线圈受电而合闸.

（3）实现2ZJ常闭触点自动切除功能.为了确保合闸线圈不因长时间受电发热破坏绝缘而损坏，在合闸控制回路设计了延时保护闭锁回路，闭锁时间按照设计要求整定（约2－3秒），开关合闸后实现延时自动动作切断合闸控制回路.

增加闭锁回路后效果很明显，可以通过2ZJ的常闭触点自动切断合闸回路.保证合闸线圈不会因为合闸时间长而导致线圈发热后破坏绝缘，甚至烧毁线圈，起到了闭锁保护作用，防止合闸线圈烧毁.

3 提高断路器合闸回路的可靠性

3.1 定期对高压开关保护装置进行预防性试验

高压电气设备长期运行或处于热备用状态均需要预防性试验，试验时按照国家电力行业标准定期做预防性试验，保证保护设备处于良好的运行状态.

3.2 电气工程项目投运前进行竣工验收

新建工程项目的高低压设备在高低压设备投用前必须按照设计规范及国家电力标准进行现场的常规、特殊性试验，试验合格后方可投入使用.

变电站的值班人员在设备运行过程要时刻注意主控室内保护设备的运行状态，及时发现高压设备保护控制回路存在的隐患，因为控制回路存在隐患，如控制回路断线、回路接触异常时会造成合闸回路故障使供电设备中断供电，对于电力行业或风力发电企业等均会造成不必要电量损失.

3.3 对开关操作机构及部件要有针对性地定期检查

变电站交接班时对高压开关操作机构及其部件，按计划要求进行日常的定期检查，确保高压开关的操作机构灵活、无卡滞现象，且各部件紧固牢靠，做到及时发现问题、防患于未然.

3.4 加强设备日常巡视，做好记录

变电站高压电气设备在运行中要按变电站巡视制度进行设备巡视，巡视期间按照电力规程要求不得从事任何作业，对巡视中有异常情况的设备及时维护检修，有问题及时处理并做好巡视记录.

加强设备运行中巡视主要是为了掌握设备的运行状态，如高压断路器保护、控制回路中的运行情况，对于出现控制回路接触不良的隐患来说，这种隐患的存在非常难确定故障所在，尤其是在带电运行状态下，排除隐患所在给值班员和输变电检修人员带来困难.及时发现并解决这些潜在的保护和控制回路隐患，使电力系统高压设备断路器保护合闸线圈处于良好运行状态.

3.5 随时监控站内保护设备的运行状态

值班员要随时监控主控室内高压保护设备的运行状态，发现保护设备异常及时向变电站主管人员汇报，必要时向电力调度汇报，及时准确地排除电气设备存在的隐患或故障，使其始终处于良好的工作状态.

所以上述现象隐患的存在，就避免不了在值班员倒闸操作或风机出线送电时会出现手合闸回路锁闭现象，导致线圈绝缘破坏、合闸线圈直流电阻增大，使启动电流小于额定合闸电流，导致不能合闸.

4 环境变化造成断路器保护回路隐患的防范措施

对于电气设备及其配套的合分闸机构来说，设备机构的磨损，控制回路接触电阻也会随温度变化而改变.例如电气设备的接线端子的接触面，由于环境温度和湿度的变化等多种因素的影响，也会增加表面的过度氧化，导致开关控制回路接触电阻增大.检测回路直流电阻是否增大可以通过测量直流电阻的方法或摇测控制回路的绝缘进行判断，分析控制回路是否正常.及时发现断路器保护合、分闸回路存在的隐患，做到防患于未然，提高高压断路器合、分闸回路的可靠性、灵敏性，使其始终处于安全可靠、稳定良好的状态.

增加合闸闭锁回路后，可以有效地避免合闸线圈因为操作合闸时间长，合闸线圈长时间受电发热而破坏合闸线圈的绝缘，造成线路保护合闸线圈损坏，给新能源等发电企业造成不必要的发电量损失.