10kV开关合闸故障分析及改进

10kV开关合闸故障分析及改进

摘要 10kV开关合闸故障不仅增加运行维护人员的工作负担，影响到正常的送电工作，而且会造成自身的经济损失，有时还会造成一定的社会影响、不必要的设备毁坏、直流电源短路等。通过列举事例对该问题进行简要的分析，提出改进意见，并总结经验教训。

关键词 开关；合闸故障；分析；改进

1 110kV变电站10kV开关合闸故障示例

1）2007年3月，110kA站#2主变变低502开关合闸故障，直流接触器HC线圈烧坏，该开关采用CD10型直流电磁操动机构。

2）2007年4月，110kVB站10kV备用线F22开关合闸故障，合闸保持继电器HBJ和合闸线圈HQ烧坏。该开关采用CT19型弹簧操作机构，馈线保护为微机型保护测控一体化装置，其跳合闸回路简图如图1所示。当开关在热备用状态时，施工调试人员检查装置面板的绿灯亮，遥控合上开关时不成功。检查发现装置面板的缝隙中有少量白烟冒出，并伴有烧焦的味道，立即断开了操作电源。

3）2008年12月，110kVC站10kV大岭线F2开关合闸故障，直流接触器HC烧毁。

4）2009年2月，110kVD站10kV #3电容器组5C3开关合闸故障，合闸线圈HQ烧坏。

图1 微机型保护测控装置分合闸回路简图

2 原因分析

以上各变电站的10kV开关虽然采用了不同的操作机构，但其保护装置均为微机型，开关的合闸回路都带有合闸保持电路。

分析认为，当10kV开关合闸回路线圈TQ（或HC）内存在匝间短路时，由于线圈没有烧断，所以开关在分位时控制回路绿灯仍然发亮，将使运行人员误以为合闸回路正常。合闸时控制回路电流比原来大大增加，虽然不足以使操作电源空气开关跳闸（或控制电源保险熔断），但是合闸瞬间足以烧坏HBJ、TQ或HC等。

合闸保持继电器HBJ的作用是：防止开关在合闸过程中控制开关KK接点、合闸按钮SHA或遥合继电器YHJ接通时间过短，不足以使合闸线圈可靠动作，因而增加了该继电器，合闸瞬间立即起动HBJ，并利用其常开接点使合闸回路自保持，合闸成功后依靠开关的辅助接点DL1断开之。

合闸自保持回路如下：+KM→HBJ常开接点→防跳继电器常闭接点TBJ2和TBJ3→HBSJ1→HBJ线圈→行程开关辅助接点CK1→断路器常闭辅助接点DL1→合闸线圈HQ→ —KM。

合闸回路的自保持确实提高了开关合闸的可靠性，但是，假如出现合闸线圈HQ（或HC）内部短路、机构拒动或开关辅助接点DL无法断开等问题，将使得合闸回路一直接通，严重时可能导致回路绝缘下降、元器件烧毁、直流操作电源总开关跳闸或重合闸失败等。若采用CD10型大电流电磁操作机构还可能引起蓄电池组亏损。

与之相对应，跳闸回路也有跳闸保持电路，也可能造成类似问题。例如，2005年4月，110kVE站10kV电容器组5C1开关分闸故障，跳闸线圈TQ烧毁。此时若该设备发生短路故障，必将发生越级跳闸，后果极为

严重。

3 改进方法一

建议在合闸回路中增加中间继电器1ZJ的延时断开的常闭接点，如图2所示。改进后，合闸回路接通时，通过瞬动常开接点HBJ2起动1ZJ；若开关因故无法合上，则经1ZJ的既定延时断开合闸回路，取消HBJ的自保持作用，从而有效地防止了元器件的损坏。

同样道理，在跳闸回路中增加2ZJ的延时断开的常闭接点。

正常时开关的分合闸操作在1S内完成，因此，将1ZJ（或2ZJ）的延时设定为3~4S即可。由于该中间继电器在断开保持电路时需起断弧作用，故须选择触点容量满足要求的继电器，并在现场检验之。

图2 微机型保护测控装置分合闸回路改进方法一

4 改进方法二

方法一对测控装置的操作模块改动较大，需厂家配合，且靠1ZJ（或2ZJ）断开自保持回路时须在装置内部实现灭弧，可能对保护装置产生一定的影响。

不妨在保护测控装置外部增加时间继电器1SJ和直流接触器ZC，将ZC的两对常闭触点分别串入合、分闸回路中，如图3所示，改接时必须将ZC1、ZC2两对触点可靠隔离。合（分）闸自保持时起动1SJ，经设定时间后ZC励磁，断开合（分）闸自保持回路。

图3 微机型保护测控装置分合闸回路改进方法二

5 改进方法三

上图中，亦可利用保护装置软件来实现延时，如图4所示。方法如下：将HBJ2、TBJ4的空接点并联后经“1LP8保持回路延时断开”压板送入保护装置的备用开入端子上，合（分）闸回路自保持回路无法断开时，经整定延时后向后台发信提醒运行人员注意、同时起动中间继电器ZJ，使ZC励磁，立即断开合（分）闸自保持回路。

图4 软件延时的实现示意图

6 结束语

目前，各110kV变电站的综合自动化改造工作正如火如荼地进行着，由于微机型保护的高灵敏性和可靠性，综自站的10kV设备均采用了微机型保护。

变电站的10kV开关操作较多，尤其是电容器组的投切尤为频繁。我们必须不断总结经验，探讨10kV开关控制回路的潜在问题，及时改进，确保设备的顺利投切。

对于采用微机型保护的设备，若为有人值班变电站，在进行10kV开关合闸操作时，一旦出现合闸故障现象，运行人员应尽快断开其控制电源，避免烧损合闸回路元件。

参考文献

[1]贺家李,宋从矩编写.电力系统继电保护原理.第二版,水利电力出版社出版.