分析开关合闸控制回路图,发现原开关本体合闸回路设计不合理,电源送电顺序错误导致开关储能不正常就操作合闸,因此储能不成功,开关没有合闸能量,造成开关不能合闸,于是合闸线圈在长时间的电流作用下烧毁。
该开关原设计的A相合闸回路如图1所示(其它两相相同)。S8为开关远方/现地切换把手;4K1为开关第一组直流控制电源开关;X1: 1010至X1: 625为合闸回路;X1.612、X1:1011至X1:625、X1:628为现地合闸回路。
原设计开关本体内部A相合闸回路简图如图2所示。S8为远方/现地切换把手;S9为现地合闸按钮;S1LA为开关A相辅助接点;Y1LA为开关A相合闸线圈;K9 LA为A相储能继电器;K75LA为开关防跳继电器;K76为现地合闸继电器。开关的远方合闸回路为X1:1010一远方操作把手接点S8一开关辅助接点S1LA一合闸继电器线圈Y1LA一开关防跳继电器接点K75LA-X1:625;现地合闸回路为X1:1011一现地合闸继电器K76接点一开关辅助接点S1LA一合闸继电器线圈Y1LA一开关防跳继电器接点K75LA-X1:625。开关在合闸弹簧储能过程中(即K9LA励磁时)或开关合闸到位后,开关防跳继电器K75LA励磁,其常闭辅助接点断开合闸回路,达到保护合闸线圈和防跳目的。该控制回路虽然在开关储能过程中实现了闭锁,但是在储能电机烧毁、储能马达运转超时等造成的开关合闸弹簧储能异常情况下,开关合闸回路并没有相关闭锁合闸的回路或接点,此时下达合闸令后合闸回路是接通的,但合闸弹簧储能不正常,合闸不成功,合闸线圈Y1LA一直长时间通电,极易造成合闸线圈烧毁。原设计开关A相储能马达控制回路如图3所示。S16LA为A相储能行程接点,当开关合闸弹簧储能马达正常后其常闭接点断开;K67为合闸弹簧储能时间继电器,整定值为30s,若回路接通开关储能马达工作30s后开关储能仍不正常,则K67励磁,其常闭接点断开开关储能马达主回路,同时向监控系统发“开关储能马达运行超时”故障报警;K9 LA为A相储能继电器。由于该厂线路开关的合闸弹簧储能马达控制回路采用的是直流电源,因此该电源投入后,只要开关未储能正常(即S16 LA接通),合闸弹簧储能继电器K67即开始计时,达30s后不管开关储能是否正常,K67均励磁,其常闭接点断开合闸弹簧储能控制回路。
原设计开关A相合闸弹簧储能马达主回路如图4所示。F1LA为开关储能弹簧交流电机电源开关;K9 LA为合闸弹簧储能马达控制继电器。开关合闸弹簧储能马达的启停与合闸弹簧储能马达控制回路电源和主回路电源投入的先后顺序有密切关系。
通过分析图1~4可得出以下结论:由于开关储能电机控制回路电源和开关储能电机电源分别为直流电源和交流电源供电,且电机储能电源在升压站,与直流控制电源所在的继电保护室有一段距离,投入该电源至少需要间隔5 min。如果操作时先投入第一组直流控制电源开关4K1、后投入电机储能电源,那么在开关控制电源4K1合闸后储能计时继电器K67便开始计时,当计时达到30s后该继电器动作,其常闭接点断开将开关三相储能控制回路断开,导致开关合闸储能继电器K9LA、K9LB、K91-C无法励磁,开关将无法储能正常。此时,如果执行合闸操作令或开关需要重合闸,那么在合闸回路没有储能异常闭锁合闸接点和开关储能不正常情况下,开关合闸回路虽然通电正常,但是开关无法合闸,合闸线圈一致保持长时间通电,将造成合闸线圈烧毁、开关重合闸可靠性降低。
4 优化措施
为防止人为操作错误或储能电机故障导致储能不成功进行开关合闸时,开关合闸回路无储能异常闭锁,造成合闸线圈长时间通电使合闸线圈烧毁,同时为提高开关重合闸的可靠性,必须对该开关的控制回路进行优化、改进。
修改开关合闸控制回路图及储能控制回路图。在开关储能弹簧电机控制回路中并接储能异常闭锁继电器K151如图5虚线部分。在开关合闸回路中增加储能异常闭锁继电器K15的常闭接点,如图6虚线部分。采用以上优化改造措施后,当开关合闸弹簧储能不正常(回路X1: 530X1; 528中的S16LA行程接点接通)时,储能电机的辅助继电器K15励磁,其串接在合闸控制回路的常闭接点K15(如图6)断开,切断开关的合闸控制回路,达到闭锁合闸控制回路,保护合闸线圈在开关合闸弹簧储能不正常时长时间通电时免遭烧毁的目的;只有当开关合闸弹簧储能正常(S16 LA接点断开)时,储能电机的辅助继电器K15失磁,其串接在合闸控制回路的常闭接点K15接通,才会开放开关的合闸控制回路,允许开关合闸。
将开关储能电机由交流电机改为直流电机,并将其主回路电源由交流电源改为第一组直流控制电源4K1控制。改造电源接入方式后,开关合闸弹簧马达控制回路及开关合闸弹簧马达主回路电源均由同一电源供电,避免了先送控制电源后送主回路电源造成储能马达运行超时情况的发生。
修改该开关有关运行规程,规范该开关二次回路送电操作顺序。在现场通过图文形式明确规定该开关送电时必须先投入开关汇控柜内开关储能电机电源1LA、F1LB、F1LC,再投入开关第一组直流控制电源4K1开关,以避免送电顺序错误导致的开关无法储能问题。
5 结束语
110kV及以上电压等级电力系统对供电的可靠性要求较高,因此完善110kV及以上电压等级电力系统有关开关的分、合闸回路闭锁,对于降低设备故障率、提高电力系统供电可靠性具有非常重要的作用。该厂针对开关分、合闸试验过程中出现的设备故障现象,通过分析故障原因,查找故障隐患,制定出有效措施完善开关控制回路,符合电力系统二次回路设计技术规范。优化改造需要的资金少、工作量小。改造后,即使发生电源投入顺序操作错误,也不会造成合闸线圈烧毁故障,提高了设备运行的可靠性。
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