500 kV断路器控制回路断线异常实例分析.docx

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1、500kV断路器控制回路断线异常实例分析1刖百高压断路器在系统正常运行情况下起着接通和断开高压电力中空载及负荷电流的作用，在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合，迅速切断故障电流，防止事故扩大，从而保证系统安全稳定运行。作为连接高压断路器一、二次设备间桥梁的断路器控制回路，监视其完好与否意义重大。2现场情况A变电站500kV开关场采用的是一个半断路器接线方式，500kV某线由检修状态转为运行状态，根据调度指令，先将此线路中开关、边开关由冷备用转为热备用，再经同期合上中开关、边开关，首先经同期合上边开关，在进行同期合上50OkV某线中开关时，中开关本体三相不一致保护动作，跳开50OkV某线

2、中开关。经查明断路器汇控箱端子松动是造成中断路器B相拒合，导致本体三相不一致保护动作的原因，而问题的关键是此线路中断路器始终未报控制回路断线。以下针对“控制回路断线”信号未发的原因进行分析验证。3异常原因分析3.1 控制回路断线构成原理500kV断路器由两个跳闸线圈和一个合闸线圈组成，它们分别对应两组跳闸回路及一组合闸回路。第一组跳闸回路的合闸位置继电器常闭接点与合闸回路的分闸位置继电器常闭接点串联构成第一组回路断线信号回路;第二组跳闸回路的合闸位置继电器常闭接点与合闸回路的分闸位置继电器常闭接点串联构成第二组控制回路断线信号回路。如图1所示。假如断路器在合闸位置，则其TWJa处于失电状态，即

3、TWJa常闭接点闭合，此时如果跳闸回路完好，则HWJa处于带电状态，如果跳闸回路异常，则合闸位置继电器处于失电状态，则其HWJa常闭接点闭合。与TWJa常闭接点接通第一组回路断线信号回路。即控制回路断线信号发出的原因是跳闸位置继电器与合闸位置继电器的常闭接点应都在闭合状态。因此后台的控制回路断线信号与光字牌取的是由断路器的分、合闸位置继电器的信号构成。图1断路器控制回路断线构成原理图3.2控制回路断线异常及分析试验原理如图2所示，使50OkV某线中开关三相均处于分闸位置，就是以断路器在分闸位置的合闸回路及其监视图，断路器的分闸位置继电器与合闸出口回路并联后经TB3：152回路至断路器操作机构。

4、为验证断路器控制回路断线信号是否受回路阻值的影响，首先使断路器在分闸位置，并在B相合闸回路接线端子中串联接入滑线变阻器（控制回路实际电压226V）,然后调节滑线变阻器阻值Rl,使整个回路阻值变化，同时外回路电压值（226VUl）亦随之变化，电阻、电压值每变化一次，随即对中断路器B相进行模拟操作合闸一次。重复以上操作，看当阻值发生何值变化时，此时对应滑线变阻器所在相断路器合闸不成功且断路器控制回路断线信号未能发出。测试数据如表1所示。图2断路器在分闸位置的合闸回路断线异常分析实验原理图表1断路器控制回路阻值测试表由表1测试数据知：1）当开关场机构箱合闸回路接线端子松动致阻值小于120Q时，断路器

5、能正常合闸且不发控制回路断线信号；2）当开关场机构箱合闸回路接线端子松动致阻值大于或等于120且小于73.2k时，断路器不能正常合闸且不发控制回路断线信号；3）当开关场机构箱合闸回路接线端子松动致阻值大于或等于73.2k,断路器不能正常合闸且能发控制回路断线信号。4断线异常处理方法500kV断路器控制回路断线是一个非常重要的信号，它是提示运行人员就断线的原因进行及时处理，避免事故扩大。以下针对端子松动，导致断路器不能合闸，且断路器控制回路断线信号未能发出信号，在断路器分合闸回路阻值允许的情况下，提高“控制回路断线监视回路灵敏度。5结束语在电力系统实际工作中，500kV断路器的控制回路断线，时有

6、发生。而断路器控制回路断线将严重影响到电网的安全稳定运行。尤其是断路器在合闸运行状态下，发生控制回路断线。假如不及时处理，在这样的情况下线路再发生故障，将造成越级跳闸，致使事故扩大，因此全面深入地了解控制回路及控制回路断线的原因，对判断以及处理控制回路断线都有较好的帮助。1GB/T142852006.继电保护和安全自动装置技术规程S2国家电网公司继电保护培训教材Z.中国电力出版社.3王维俭.机变压器继电保护应用M.北京:中国电力出版社，2005.4贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理（第三版）M.中国电力出版社，1994.5电力系统继电保护实用技术问答/国家电力调度通信中心编（第二版）M.北京

7、:中国电力出版社，1999,11.6庞艳梅.22OkV断路器控制回路断线的原因及判断J.北京电力高等专科学校学报:自然科学版，2012,29（3）.500kV断路器控制回路断线分析与改进0引言2019年6月11日，某变电站50OkV线路发生Ll相接地故障，随后500kV线路双套主保护（P546、RCS931）快速动作，切除故障1。断路器LJ相重合后再次发生A相接地故障，双套主保护跳开断路器三相，在此过程中，监控后台报“控制回路断线”异常报文。本文结合此次跳闸事故就后台监控系统报“控制回路断线”动作进行分析并提出改进建议。1断路器控制回路断线信号原理断路器控制回路断线信号用来监视断路器跳、合闸回

8、路是否正常2。控制回路断线信号回路是由跳闸位置继电器（TWJ）常闭接点与合闸位置继电器（HWJ）常闭接点串联构成的，如图1所示。正常状态时，TWJ和HWJ中有一个位置继电器励磁动作，对应常闭接点断开，控制回路断线，回路不通。当TWJ和HWJ皆不励磁，则其常闭接点闭合，回路导通，报控制回路断线3。图1控制回路断线信号回路2断路器控制回路断线故障报文分析在此次接地故障中，监控后台报：“5021开关第一、二组U相控制回路断线，5022开关第一、二组U相控制回路断线”。故障动作过程如下。在OmS时刻，线路Ll相发生接地故障，由主保护装置差动保护动作切除Ll相故障。在710ms时刻，Ll相断路器重合。在

9、121OmS时刻，Ll相再次发生接地故障。第二次故障时，由于主保护差动保护动作永跳，断路器三相跳开,在此过程中监控后台报出“控制回路断线”报文。3断路器控制回路断线原因分析第二次故障时，两套主保护快速动作,跳开断路器三相。第一次故障时,5021、5022断路器U相机构由于经历了单跳单重，所以U相断路器机构进行储能，此时储能控制继电器Kl得电，其常闭接点打开，合位监视回路不能导通，后台报5021、5022控制回路断线。断路器分合闸回路如图2所示。图2断路器分合闸回路图同时对比检查线路保护RCS-931保护装置位置开入情况，发现Ll相跳位位置比L2、L3相跳位开入晚4s左右，如表1所示。表IRCS

10、-931保护装置断路器变位情况4改进方案为了避免断路器储能过程中误报控制回路断线报文，在控制回路断线信号回路中增加延时判据，以躲过断路器储能用时，如图3所示。当断路器弹簧储能电机储能时，由TWJ常闭接点串联HWJ常闭接点输出的信号再经过一段延时,躲过断路器储能过程，延时t取值稍大于断路器储能时间。当断路器储能到位，弹簧储能控制继电器失电，Kl常闭接点闭合，合闸监视回路导通，TWJ继电器励磁，其动断接点断开，控制回路断线回路不导通，不报“控制回路断线”报文。图3改进后控制回路断线信号回路5结论和建议本次事故中，监控后台虽然报“控制回路断线报文符合设计逻辑，动作正确,但就实际情况而言，本次动作不符

11、合现场情况，问题在于断路器储能需要时间，故本文提出增加延时判据，以躲过断路器储能时间，最终使监控后台报文准确地反映断路器控制回路状态。附参考资料：断路器控制回路故障分析与处理【摘要】为了提高断路器运行可靠性，并为状态检修提供指导意见，有必要对其运行状态进行监测、分析和诊断。高压断路器故障种类繁多，需要处理的数据量大，如何能准确、快速地对断路器即将发生的故障进行预警，并对已经发生的故障进行分析和诊断，确定故障的性类别、原因、部位，是对高压断路器故障诊断的最基本要求。【关键词】断路器控制;回路故障;分析;处理1引言断路器控制回路故障对于电网的安全、稳定运行有着重要的影响，而且作为一名继电保护人员，

12、必须要具备断路器控制回路故障的处理技术，这也是基本的工作内容，必须要在较短的时间保证整个电网的稳定运行。但是二次控制回路的故障并不能够直观的看到，而且回路极为复杂，涉及到的电缆较多，这样就经常会导致故障判断错误，因此必须要尽快的找到故障，并对其进行处理，本文就是对断路器控制回路故障与处理进行相应的分析，为相关的研究提供借鉴。2断路器控制回路的相关概述在发电厂或者变电站中，断路器是必不可少的一项设备。断路器的工作主要是靠控制回路和操动机构来完成的，断路器的控制回路对保障电网的正常运行具有非常重要的作用。断路器主要有三种控制操作：主控制进行远方操作。该项操作主要是传递把手操作命令，然后将命令传递到

13、保护屏的操作插件，然后开关机构箱就会发生作用，以此来实现故障的保护作用.）就地操作。该项操作主要是由机构箱上的操作按钮完成的。第三，进行遥控操作。随着高新技术的广泛应用，断路器的工作主要是受调度指令进行操作。一旦调度端发出相关的遥控指令，那么相关设备就会将信号及时传递到保护屏，这样保护屏就会收到信号，采取一定的措施进行相关操作。3断路器控制回路异常情况分析3.1 开关操作回路分析为了方便研究，本文用HWJ代表合位继电器，用TWJ代表分位继电器。当合位继电器与分闸回路相连接时，人们需要对合闸状态进行监视，从而为分闸回路的分闸做相应准备。总的来说，常见的分闸回路主要包括分闸线圈、整流模块等。而在T

14、WJ连接过程中，主要是对分闸回路中的分闸状态进行监视，从而为后续的合闸操作做好准备工作。在合闸过程中，合闸回路主要包括辅助节点S3、储能节点S1、线圈节点Y3等。当开关处于分闸状态时，各个分闸回路中的辅助节点将会发挥出巨大作用，促使各个分闸回路处于断开状态，此时的HWJ也不会带电。当全部接通之后，TWJ的闭合节点全部断开，并引发控制回路断线情况的出现。因此，只有当相关线圈不带电时，系统才能对整个控制回路断线问题进行报道。3.2 正常停电检修操作所引起的控制回路断线当操作电源整体未出现闭合现象时，各个线圈均不会出现带电现象，此时常见的闭合节点也会处于闭合状态，并将控制回路断线警告发出。当储能电源

15、存在空开未闭合状态时，很容易引起储能电源失电现象，此时的开关控制回路与相关节点处于串联状态，而且并未闭合，开关在未储能断开状态下形成回路负电，并引发控制线路出现报警问题。另外，在控制回路之中，由于航空插头经常会出现接触不良情况，再加上该插头经常需要被拔出来，很容易引发控制回路出现断线警报情况。4断路器故障分析和处理方法4.1 故障分析方法监测方式可以分为四种：第一是比较直观的指示灯回路监测。其二是用跳闸位置继电器的常闭接点串连启动中央信号进行间接的监测。第三种是在跳闸回路中串接高内阻的继电器。第四种是断路器在操作箱内与合闸状态下的跳闸回路进行配合，形成完整性的检测信号。其中，第四种监测方式相较

16、于其他几种监测方式具有明显优势，其采用断路器控制回路波形的检测技术不仅可完全取代传统断路器机构的机械特性试验，填补现有断路器操作机构状态检测技术的空白；同时，符合了断路器每次合分闸过程中线圈电流和电压信号随时间变化的特性，能够利用电流传感器和电压传感器采集信号准确获取断路器分合闸动作时的电流信号和电压信号，并可通过对变化波形进行分析的方式，实现实时动态监测，进而全面提高现场监测效率、优化配电网设备状态管理模式。4.2 控制回路故障的处理4.2.1 要对控制电源的空气开关进行检查在检查的过程当中，需要使用万用表对电源的电压进行测量，在测量的过程当中，如果确定电源的电压是正常的，那么就要进行下一步

17、的排查，下一步骤主要就是对操作箱的HWJ或者是TWJ的灯进行检查，观察灯是否是亮的，如果灯是亮的，那么整个控制回路就是完整的，并没有发生故障，如果灯不亮，那么就必须要使用万用表来对接地电压进行测量，如果这一电压是负电，那么就说明整个合闸回路的运行是正常的，如果这一电压是正电，那么就说明控制回路出现了故障，而且这一故障主要是出现在合闸回路上。4.2.2 对分合闸线圈进行检查分合闸线圈在运行的过程当中，闭分合的瞬间，这一线圈就必须要承受一定的电流，这一电流大概是在2A左右。但是在正常的情况下，分合闸线圈是不能够承受较大的电流的，而且在承受电流的过程当中，时间不能够过长，否则线圈就会有烧坏的危险。分

18、合闸线圈出现烧坏的原因主要包括以下几点：线圈的质量较差、捂辅助开关不能够正常的进行切换，分合闸出现了故障或者是分合闸线圈出现了老化。在一般的情况下，分合闸线圈必须要进行定时的更换。随着科学技术的不断发展，现阶段断路器控制回路主要是通过微机来进行保护的，在这样的情况下，分合闸就会自动的保持回路，这样在合闸命令被发出之后，无论是进行自动操作还是进行手动操作，整个合闸回路的状态都是自保持状态，这一状态不会发生任何的改变，除非将开关闭合，否则整个回路的状态就不会改变。如果合上开关，那么整个合闸回路就必须要依靠着辅助接点来进行相应的切换，使得合闸回路的电流能够进行断开。4.2.3 对开关机构箱和开关端子

19、箱的控制回路进行检查判断接线端子是否出现了断线、松动或者是腐蚀的问题，如果上述的这些因素是正常的，那么整个断路器控制回路就没有发生故障，这是因为在正常的情况下，断路器的控制回路的接线是畅通无阻的，不会出现任何的松动现象，是非常紧固的。5总结综上所述，断路器控制回路的安全与否，决定着电力系统整体的运行情况。因此,在断路器控制回路运行过程中，应该安装一些保护装置和机构防跳闸措施，避免回路导通出现严重问题。相关继电器保护人员也要提升验收工作的严谨程度，促使防跳回路平稳运行，这样一来，便能为整个回路的运行提供基础条件。参考文献：口赵桂，耿蒲龙，许春雨，宋建成.基于控制回路的断路器永磁机构故障特征提取方法J.高压电器,2017,53(02)：39-46.2江知瀚，马迎新，高旭，刘蔚，杜丽艳.断路器三相不一致保护可靠性分析及二次回路改进J.电力系统自动化,2017,41(11)：169-172+180.