投控制电源引起断路器误跳闸原因简析

为了防止现场操作人员无意识地实施错误操作, 导致发生人身、设备以及电网安全事故, 除了制定相关的操作规程以及加强对操作人员的业务培训外, GB3906-1991《3-35k V交流金属封闭开关设备》还规定:开关柜的设计与生产必须设置一套联锁机构或采取提示性措施, 该机构必须实现以下功能: (1) 防止误分、误合断路器; (2) 防止带负荷分、合隔离开关; (3) 防止带电挂 (合) 接地线 (接地开关) ; (4) 防止带接地线 (接地开关) 合断路器; (5) 防止误入带电间隔。上述五项防止电气误操作的内容, 简称五防。高压柜生产厂家一般采用机械联锁、电气联锁以及机械、电气综合联锁三类来实现“五防”。

我台变电站35KV高压开关柜采用的是北京开关厂生产的KYN-40.5型手车式开关柜, 基本能够实现“五防”要求。但在小车电气联锁的设计上存在一些不合理, 现就此提出, 与同行探讨。

1 故障现象

我台变电站曾发生一起意外跳闸事故:变电站运行人员在维护检修高压柜二次回路, 由于工作需要, 退出直流控制电源, 一次设备在正常供电。检修完恢复送电时, 当投入直流屏中的35k VI段控制电源时, 35k VI段高压柜 (北开厂的开关柜) 所有真空断路器的同时跳闸, 检查各设备均正常, 分别用各自的合闸开关, 送电成功。

2 故障分析

通过仔细分析图纸与实际开关柜的走线, 发现开关柜的线路与设计原理图有些不同。

2.1 原理设计图的小车联锁

原理设计图中要求用电气联锁方式实现小车联锁, 当开关柜在合闸状态时, 有人误拉出手车时必须自动断开真空断路器, 原理图如图1。

即从工作位置的行程开关1SQ2取一常闭接点, 在离开工作位置时1SQ2行程开关返回, 常闭接点接通, 使得跳闸线包 (YA2) 带电。断路器跳闸。

2.2 高压开关柜实际小车联锁

厂家使用的手车行程开关只有两组常开接点, 没有常闭接点, 自然无法在行程开关上直接实现小车联锁功能。为了满足设计要求, 厂家分别在工作位置、试验位置的行程开关取用一组常开接点分别控制两个中间继电器 (DZY-228) 的线包, 用中间继电器的常闭接点实现小车联锁, 见图2, 同时利用中间继电器扩大接点数量供给手车位置指示灯用 (设计图纸没有) 。

初看图2这种接线是可以实现小车联锁, 如:小车离开工作位置, +WC→行程开关1SQ2接点断开→2ZJ线包失电→2ZJ常闭接点接通→常闭接点1ZJ本来就接通 (试验位置行程开关1SQ1) →跳闸线包YA2→-WC, 断路器立刻跳闸。

2.3 实际小车联锁存在的问题

可是, 当手车在工作状态时, 即断路器在合闸状态时, 给控制电源+WC、-WC送电或合上1FU、2FU的瞬时, 中间继电器2ZJ线包得电吸合到常闭接点2ZJ打开要有一个大约0.03S~0.05S左右的时间, 这个时间称为中间继电器的固有时间, 在一般情况下可以忽略不计的, 但在该回路, 对于相当于光速的电流速度 (310m/s) 来说, 显然不能忽略不计的, 电流速度远远大于中间继电器接点动作速度。也就是说2ZJ还在闭合状态时, 电流已经通过了该继电器的接点与跳闸线包接通, 即:在2ZJ线包得电, 常闭接点2ZJ还未来得及动作时, 电流通过+WC→1ZJ→ZJ→KTB线包→1QF→YA2→-WC回路接通, 故引起断路器跳闸。

3 故障的处理

显然, 开关柜的小车联锁不能用中间继电器来实现, 必须取消该电气联锁。

3.1 手车机械联锁

对开关柜机械联锁分析, 认为厂家在设计该开关柜时已经用机械闭锁方式实现了小车机械联锁问题。

(1) 在断路器动作时采用红绿自动翻牌和在开关柜面板以及远方控制的集控台上分别用红、绿灯的亮灭来提示操作者该断路器是处于合闸还是分闸状态;结合相关操作规程, 制约操作者不得误操作。

(2) 采用机械零部件传动方式, 在操作部位之间用互相制约和联动的机械机构来达到先后动作的闭锁要求, 使操作者从原理上根本无法误操作。

本开关柜的断路器分合闸状态与手车位置的机械联锁原理是:通过面板上的手柄左右活动 (右边位置为锁定位置, 左边为移动位置) , 可以带动挡板上下滑动, 在锁定位置挡板挡住推进机构操作手把插孔来限制断路器的推进、拉出操作;并将横梁栓舌升出, 锁住手车。手柄在移动位置, 挡板露出机构操作手把插孔, 并将锁手车的横梁栓舌收起, 使得手车可以摇进摇出。手柄的活动带动一个连锁杆旋转 (连锁杆的旋转只能在断路器位于工作位置或试验位置进行) , 连锁杆上套接一个与连锁同步转动的拐臂, 该拐臂与断路器的合闸机构的闭锁装置连接, 当断路器处于移动位置时, 拐臂将断路器合闸机构锁住, 断路器不能合闸。当断路器手车处于试验或工作位置时, 拨动手柄, 挡板将推进机构操作手把插孔挡住, 拐臂旋转至另一位置, 断路器的合闸机构被释放, 可以进行合闸操作, 同时断路器合闸后, 该拐臂被断路器的合闸装置挡住不能转动, 挡板不能拨动, 不能进行断路器手车推进操作, 断路器分闸后, 拐臂被释放, 可以进行断路器手车推进操作。

由此可见, 手车在工作状态下, 即断路器在合闸位置时, 操作者不能将操作手把插入插孔, 无法实施错误操作。

3.2 利用高压带电显示闭锁装置实现小车联锁

为了手车在工作状态下, 不打开柜门还可根据本柜现有的高压带电显示闭锁装置, 外加防误电磁锁来实现手车的电气联锁。

其原理是:在同一取样电压信号下, 高压带电显示电路与强制闭锁电路相互独立, 互不干扰;只要高压带电, 强制闭锁电路即处于闭锁状态, 不会产生误操作;强制闭锁采用电磁锁, 可如图五安装在开关柜门与接地开关上, 电磁锁另设电源 (可从站用变引出) , 确保强制闭锁安全可靠;只要有一相取样电压信号 (避免缺相引起误动) 存在, 且取样电压信号大于15%高压侧额定电压, 强制闭锁电路即处于闭锁状态。

高压显示闭锁装置原在开关柜上只起到高压带电显示功能, 经改造后对高压开关柜门、接地开关具有带电强制闭锁功能有效防止带电拉出手车、防止带电合接地刀闸、防止误入带电开关柜内。解锁钥匙应按有关制度妥善保管, 专人取用, 非特殊情况不得动用;解锁前要认真要多方人员到场, 确保安全无误才可操作。

4 结语

综上所述, 手车没有电气联锁, 仅依靠手车自身的机械联锁在一定程度上能实现小车联锁;当然, 增加手车的电气联锁更为保险, 一是可更换带常闭接点的行程开关, 按图一将工作位置行程开关的常闭接点并接在跳闸控制回路上, 可实现小车的电气联锁。二是也可利用高压带电显示闭锁装置与电磁锁结合起来对开关柜门和接地刀闸施行强制闭锁。即可实现小车的电气联锁。

以上为本人对维护北开厂生产的35KV高压开关柜“五防”闭锁的一点拙见, 就此提出与同行们探讨, 如有不足之处, 请批评指正。

摘要：高压开关柜一般采用机械联锁、电气联锁、以及机械、电气综合联锁来实现“五防”, 有效的防止操作者实施错误操作。本文简单分析了我台高压开关柜电气联锁设计不合理引起的断路器误跳闸故障;并简单介绍高压开关柜的机械联锁。

关键词：五防,机械联锁,电气联锁,中间继电器