发电机保护与断路器配合优化方案研究

2016-04-18重庆电力高等专科学校

电子制作 2016年20期

关键词：合闸触点断路器

张进重庆电力高等专科学校

发电机保护与断路器配合优化方案研究

张进重庆电力高等专科学校

本文以笔者多年的实践经验为指导，探讨发电机保护与断路器配合的优化方案，供参考。

发电机保护;断路器配合;优化方案

在电力系统中，电力保护是其重要组成之一，也是电网得以持续安全稳定运行的保障，而有些断路器由于样式较为陈旧，质量无法满足当前运行稳定性的要求，同时需要维修的费用量大，更不能适应生产要求。断路器出现跳跃的情况，即在手动进行合闸时控制开关发生故障，出现了触电闭合，断路器跳闸的情况，而断路器再次进行合闸时，保护装置即时进行动作，断路器再次出现跳闸。一旦断路器发生这种情况，绝缘体的性能必然会下降，严重的还会导致爆炸等事故。因此，发电机保护和断路器配合方案的研讨，是工作人员必须认真对待的工作。

1.断路器跳跃闭锁回路电路研究

电气跳跃闭锁回路是依靠继电器来完成与实现，具体的跳跃过程见图1，通过对一个跳闸线圈断路器跳跃闭锁回路进行接线的详细图示。由图1可以看出，TBJ继电器通过电流启动线圈以及电压保持线圈进行控制，分别是TBJ/I和TBJ/U，启动线圈同时有两对动合触点和两对动断触点，分别为TBJ1、TBJ4与TBJ2与TBJ3，分别相接于断路器跳闸线圈回路和断路器合闸回路中，其中TBJ1是电流自保持使用，而其余的均属于并联后需要串入合闸回路。如果启动跳闸继电器TJ且发生动作，那么TBJ/I励磁，TBJ1在闭合后保持跳闸的命令，TBJ进行动作，断路器断开以后，TBJ2与TBJ3断开合闸回路，而TBJ4闭合，保持TBJ电压回路。如果在断路器还没有断开以前继电器触点SHJ闭合，那么TBJ在已经闭合的SHJ与TBJ4自保持，也就是断开TBJ2与TBJ3，保证断路器不合闸，实现跳跃闭锁。

2.继电器跳跃闭锁技术方面的要求

2.1 电流启动值

在设计规程的规定范围内，跳跃闭锁继电器电流在启动时的值需要配合断路器跳闸电流，也就是说，电流启动值不能超过断路器跳闸电流值的一半，在出现跳闸时，跳闸回路电流要比TBJ启动电流的两倍大，确保其可靠系数均大于2[1]。

2.2 电流线圈电压降

在设计规程的规定中还包括了跳跃闭锁继电器电流线圈电压降的数值，要求其数值要比操作时的回路电压额定值小5%。

2.3 电压动作值

在规定中还有明确的指示，跳跃闭锁继电器电压动作不能比操作回路额定直流电压的十分之七值大，同时保证在进行操作时其直流电源电压在规定波动范围内，而TBJ电压的动作值比操作回路额定直流电压的一半要大，才能确保操作直流电源在进行回路接地时动作中不存在失误。

2.4 触点性能

要保证TBJ触点性能和继电保护装置出口继电器触点性能相同，在电力行业中对此有一定的要求，也就是继电保护装置出口中间继电器触点性能在返回值中必须比额定值的十分之一大，如果是干簧继电器，那么其返回值要确保比额定值的十分之七大，而闭合容量要求为直流回路220V，5A，接触电阻采用毫欧测量值不大于0.1Ω，采用数字万用表测量值不超过0.5Ω，而在电流电压法应用下的测量值则不超过0.1Ω，机械寿命在不带负载时保持105次的动作[2]。

图1 跳闸线圈断路器跳跃闭锁回路接线示意图

2.5 绝缘性能

如果是同一组的触点断开后，电压能够承受的工频值为1000V，时长为1min，如果是无电气联系导电之间的部分能承受的工频电压则为2000V，时长为1min。

2.6 防跳回路保护的更改措施研究

在对发电机进行保护改造的工作上，如采用WFB-811型保护屏进行电气防跳回路的保护，采用西门子储能式真空断路器进行发电机出口断路保护，由于其本身具有防跳功能，在继电保护的过程中防跳无法实现同时的使用。如果采用断路器的机构进行防跳保护，那么要取消防跳回路。由于防跳回路通过防跳的电流继电器和电压继电器完成，一旦操作时没有解除跳闸时合闸脉冲，那么TBJI电流线圈励磁则会通过TBJ1与TBJ2直到断路器的辅助接点并将其打开，而防跳电压在继电器的合闸脉冲中保持了电源，合闸回路断开，断路器经过跳闸后就不会再次进行合闸，只有确保合闸脉冲被解除以及TBJV断电以后才能接通合闸回路，才能预防断路器出现多次的跳合情况[3]，具体的情况如图2所示。

3.举例分析断路器本体防跳继电器优化配置

3.1 现场情况介绍

如某厂在进行发电机保护改造工作时，对断路器的防跳回路进行模拟，发现整个回路动作正确，但断路器跳开以后并没有成功合上。随后进行了相关的防跳回路试验动作以后，又一次操作断路器合闸，无动作，且TWJ合闸回路的监视灯不发亮，只有在断开了断路器以后进行回路电源的操作才保证断路器合闸。在对其进行的检查中又发现，断路器的本体防跳继电器发生动作，且动作操作状态下不会复位。随后又进行TWJ回路与防跳继电器检查以后得出结果，发现RTWJ与TWJ回路电阻是12kΩ，而K1回路电阻是10kΩ，其动作电压是120V，返回电压是35V，完成首次的合上开关以前，储能电机是合闸以后才实现储能，另外S3表示已经储能接点，在对动作进行操作完成以后，合上断路器，发现防跳继电器K1动作，而将其断开断路器的合闸后，防跳回路功能得到实现。K1是返回动作电压的35V，所以在加上K1电压以后约为100V，导致了K1防跳继电器不会返回。具体情况见下图3所示。

3.2 解决方法研究

针对某厂的上述情况，笔者以多年的工作实践经验总结两套解决方案。

第一套方案是在K1防跳继电器的线圈上并联较大功率值的阻值R，同时并联一个约为2kΩ阻值的电阻，对其分流的大小进行适当的调整，同时改变继电器的动作值，于是达到匹配断路器跳闸电流的目的，具体情况见图3所示。应用这一回路的过程中要注意预防电阻出现断线的情况，可以选择8W～10W功率的金属氧化膜电阻，这种电阻有较高的可靠性，完成并联以后加上K1电压是28v左右，保证K1可靠返回[4]。

第二套方案是在K1防跳继电器32脚或者是合闸线圈11脚做引线，并将其接入TWJ回路。因为西门子开关的内部通常结构比较紧凑，不容易做引线，而采用第二套方案时会导致防跳回路跳开，因此在对回路进行监视时无法完全做到整个合闸回路的监视，很容易导致监视运行的工作人员出现误判的情况。所以针对上述两种方案进行结合，或是方案1与方案2进行对比后发现，采用第一套方案的效果更好。在这个处理的过程中可以预知，某厂由此在对其它机组进行保护与改造后，发生此种类似情况的几率会大大降低，这种优化方案在一定程度上确保了电站的安全与生产，同时也能为其它电站安全稳定地运行提供更多可借鉴的方案与建议。

4.结束语

当前的电气回路断路器跳跃闭锁装置已经得到了越来越多发电厂工作人员的应用和推广，且好评率较高。这种方案不但是对过去传统继电器电流线圈参数方法在接线和监视效果漏洞上的弥补，同时也实现了应用形式的改变。由继电器线圈和并联支路构成跳跃闭锁继电器电流启动回路的方案方法，由于其参数较为方便更换，于是得到了更多运行人员以及制造人员的欢迎，但也由于这种电路在操作上较为复杂无法实现及时对继电器线圈的监视，因此还需要不断对其使用积累经验，且在更多的应用区域中谨慎使用。总之，各种新设备的改造工作或多或少会存在一些配合性质的问题，但在现代化设备生产功能性质的逐渐完善过程中，很多难题得到了解决，也有一些如新旧设备或产品功能出现重复的情况下难以配合使用等问题，这些都需要工作人员的深入研究。