500kV断路器跳合闸回路失效案例分析及处理

陈亮1陈永淑2

（1.中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东 广州 510663；2.广州供电局有限公司，广东 广州 510620）

摘要：分析了某500 kV断路器在第一路控制电源断线时不能实现跳、合闸操作的故障，指出故障是因压力低禁止跳合闸回路的直流电源配置引起。提出相应的改进建议，包括：压力低闭锁功能应由断路器本体实现，断路器应具备双套压力闭锁元件；当压力低闭锁功能由操作箱实现或断路器本体只有一套压力闭锁元件时，压力低禁止跳合闸回路应由操作箱直流电源切换供电。

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关键词 ：断路器保护；操作箱；压力闭锁；直流电源切换；重合闸

0引言

电力系统中，断路器及其操作控制回路是继电保护实现自动控制和保护功能的执行单元，220 kV及以上电压等级断路器的可靠、稳定动作是电力系统安全稳定运行的关键。

根据反措的要求，220 kV及以上电压等级的断路器保护，应实现保护的双重化。保护双重化意味着断路器机构箱二次回路及操作箱操作回路的双重化，但实际应用中，常因断路器机构箱与操作箱二次回路不能较好配合引发问题［1-2］。在南方电网某500 kV变电站断路器保护调试过程中，发现某500 kV断路器在第一路控制电源失去后，不能实现跳、合闸操作的故障。

本文根据现场所采用的断路器操作箱和断路器机构箱内的二次回路接线方式，结合现场调试试验，分析了断路器跳合闸回路失效的原因，提出了处理建议。

1故障描述及原因分析

1.1压力低禁止跳合闸的实现

在压力异常的情况下，为保证断路器安全工作及系统的安全运行，需要对相应的操作进行闭锁，即在断路器相应二次回路中串入常开的闭锁接点。

在传统的“四统一”设计［3］中，设置了双操作电源、双跳闸线圈，但压力闭锁接点只有一组，为了保证压力闭锁回路的供电，采用直流电源自动切换供电。如图1所示，正常情况下，两路直流电源都存在，切换回路由第一路直流电源供电；当第一路直流电源消失后，自动切换至第二路直流电源，保证操作回路二的完整性。这种切换设计对第一路直流电源的消失有很好的补偿作用。

本工程压力闭锁回路的供电也采用了上述操作电源自动切换。但需要特别指出的是，本工程断路器本体自带有双套压力闭锁元件，分别采用第一、二路直流供电，并与两组跳、合闸回路一一对应。

1.2故障描述及原因分析

考虑到一路直流电源故障时，若直流回路采用自动切换后的第二路直流供电，则第二路直流亦可能发生故障，造成两路直流电源均失去。《广东省电力系统继电保护反事故措施》规定，互为冗余配置的两组直流电源之间不允许直流回路采用自动切换。因此，厂家到货设备中将图1中的操作电源自动切换回路，即11JJ、12JJ回路解开。此时，断路器操作箱压力继电器11YJJ、12YJJ仅由第一路直流电源供电，若该控制回路断线，因断路器跳合闸回路串入了常开的压力闭锁接点，断路器将无法实现跳合闸，如图2所示。

这也是引起本工程500 kV断路器在第一路控制电源失去后，跳合闸回路拒动的原因所在。

1.3压力低闭锁重合闸回路的思考

对压力低闭锁重合闸回路的直流电源配置考虑如下：

图1中断路器操作箱压力低触点（103BN81、92间）需从断路器机构箱引接，而断路器操作箱到断路器机构箱的电缆较长，这段引线发生故障的概率较大。

若压力低闭锁重合闸回路经操作箱直流电源切换供电，当第一路直流电源故障时自动切换到第二路直流电源供电，可能使第二路直流亦故障，导致操作箱同时失去两路直流电源，同时合闸回路失电。此时若遇单相接地故障，保护将单相跳闸不重合。

若压力低闭锁重合闸回路只选第一路直流供电，当第一路直流电源消失时，将导致压力低闭锁重合闸信号开入保护，如图3所示，同时合闸回路失电，此时若遇单相接地故障，保护将三相跳闸不重合。

由此可见，压力低闭锁重合闸回路选用第一路直流电源供电，不会增加失去重合闸功能的风险，降低了同时失去两路直流电源的风险，应优先采用。

（a） 断路器A相合闸回路

（b） 断路器A相第一组跳闸回路

（c） 断路器A相第二组跳闸回路

2改进措施与建议

考虑到本工程断路器本体自带有双套压力闭锁元件，将断路器跳、合闸回路中串入的压力低闭锁接点11YJJ短接（103BN1、4和103BN7、10），即可解决该问题，现场调试也验证了该方案的正确性。

结合以上案例分析及处理过程，本文对压力低禁止跳合闸与压力低禁止重合闸回路的直流电源配置有如下建议：

（1） 本着断路器的问题断路器自己解决的原则，压力低禁止跳闸、禁止合闸、禁止操作等功能应由断路器本体实现，为保证可靠性，应要求断路器具备双套压力闭锁元件，分别采用第一、二路直流电源供电，并与两组跳闸回路一一对应。

（2） 当断路器本体只有一套压力闭锁元件或压力低禁止跳合闸功能均由操作箱实现时，压力低禁止跳合闸回路应由操作箱直流电源切换供电，以降低断路器拒动作的风险，但此时存在同时损失两路直流电源的风险。

（3） 压力低闭锁重合闸回路宜选用第一路直流供电，而不宜经操作箱直流电源切换供电。

3结语

本文分析了某500 kV断路器在第一路控制电源断线时，不能实现跳、合闸操作的故障，指出故障是因压力低禁止跳合闸的直流电源配置引起的，建议断路器的问题断路器自己解决，断路器应具备双套压力闭锁元件；当断路器本体只有一套压力闭锁元件或压力低禁止跳合闸功能由操作箱实现时，压力低禁止跳合闸回路应由操作箱直流电源切换供电。

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参考文献］

［1］朱韬析，史志鸿，郭卫明，等.断路器操作箱和就地操作机构内合闸回路的配合问题［J］.电力系统保护与控制，2010，38（8）：115-119.

［2］兀鹏越，董志成，陈琨，等.高压断路器防跳回路的应用及问题探讨［J］.电力自动化设备，2010，30（10）：106-109.

［3］能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册2：电气二次部分［M］.北京：中国电力出版社，1991.

收稿日期：2015-09-06

作者简介：陈亮（1984—），男，湖北安陆人，硕士研究生，工程师，从事电力系统电气二次设计工作。