西门子3AP1-FI型号断路器控制回路与保护匹配问题的分析

滕焕秀

(广西电网有限责任公司崇左供电局，广西 崇左 532200)

西门子3AP1-FI型号断路器控制回路与保护匹配问题的分析

滕焕秀

(广西电网有限责任公司崇左供电局，广西 崇左 532200)

针对西门子(杭州)3AP1-FI型断路器控制回路，分析此控制回路设计存在缺陷所导致的保护装置不一致保护拒动问题，分析对比其他厂家的设计思路。

断路器；控制回路；非全相；不一致保护拒动

1 引言

随着电力系统的不断发展，更多不同厂家的电力设备在电网中使用，断路器作为不可或缺的具备切断电弧的电力设备，在电网中起着重要作用；而断路器的分/合动作则是经二次控制回路驱动分/合闸线圈来完成。继电保护装置作为能够在电力系统发生故障的情况下，发出告警信号或直接向所控制的断路器发出跳闸、重合闸命令的自动化设备，在电力系统的安全稳定运行起着重要作用，然而继电保护装置的功能实现需要对相应开关量进行采集，开关量的采集错误会导致保护的拒动或者误动。非全相运行是三相机构分相操作断路器在进行合、跳闸过程中，由于某种原因造成一相或两相断路器未合好或未跳开的情况；非全相运行对电力系统运行影响很大，断路器合闸不同期，系统在短时间内处于非全相运行状态，由于中性点电压漂移，产生零序电流，将降低保护的灵敏度；由于过电压，可能引起中性点避雷器爆炸；由于非同期长加大重合闸时间，对系统稳定性不利；而分闸不同期，将延长断路器燃弧时间，使灭弧室压力增高，加重断路器负担。不同厂家生产的断路器本身的控制回路在设计上都能够满足正常情况下的分/合闸操作，然而在特殊的故障情况下，却会导致需要与控制回路配合的保护装置拒动；本文主要分析西门子3AP1-FI型号断路器控制回路设计上存在的不足情况，以及此不足导致了保护装置不一致保护功能在特殊故障的情况下发生的拒动现象，同时对比其他断路器厂家在断路器回路上的设计思路。

2 西门子3AP1-FI型断路器控制回路介绍

西门子3AP1-FI型断路器是采用SF6气体灭弧、弹簧储能机构的三相分相断路器，控制回路采用三相分相分/合闸回路进行控制(如图1为B相合闸回路)，三相合闸回路中均串接未储能继电器接点(-K15接点)，而未储能继电器的动作由未储能行程启动，然而此型号断路器采用三相断路器的未储能行程(-S16LA、-S16LB、-S16LC接点)并联后与未储能继电器串联的方法(如图2为断路器储能回路)。断路器分/合闸过程中正常储能的情况下，控制回路能够保证断路器的正确分/合闸操作；当断路器未储能的情况下，-K15继电器可靠动作切断断路器合闸回路，防止操作回路自保持而损坏操作箱内插件或者断路器内的合闸线圈；而断路器在合闸动作后，因弹簧机构需要储能，此时断路器合闸回路因储能的原因而断开大约10s(储能时间)。

图1

3 不一致保护功能介绍

本文以南瑞继保的RCS-923装置进行说明，RCS-923装置不一致保护动作的条件为：(1)有非全相位置开入RCS-923装置，(2)经控制字投退的零序电流或负序电流作为辅助判据；逻辑图如图3。

非全相位置则是取A、B、C三相的跳位继电器(TWJ)常开接点并联后和并联的合位继电器(HWJ)常开接点进行串联，如图4；

跳位继电器(TWJ)和合位继电器(HWJ)分别对合闸控制回路和分闸控制回路进行监视，当断路器在合位时跳位继电器动作，当断路器在分位时合位继电器动作，故当断路器三相均处于合位或者分位时非全相位置是不会开入RCS-923装置的，只有当断路器一相或两相合位(这时两相或者一相处于分位)时才会有非全相位置开入RCS-923装置，此时不一致保护才能动作。

图2

图3

图4 非全相位置开入回路

4 不一致保护拒动分析

当线路采用西门子3AP1-FI型断路器时，断路器的控制回路与分相操作箱回路的匹配，如果此时不一致保护采用操作箱的TWJ和HWJ继电器并串联接点来判非全相位置(如RCS-923,因非全相位置开入为24V弱电，设计一般取操作箱的TWJ和HWJ继电器并串联接点)，则在断路器合闸(重合闸)过程中出现一相或两相断路器拒动时，不一致保护拒动的情况。根据图1、图2的控制回路和储能回路进行分析，如果断路器合闸时只有单相(A相)合闸成功，另外两相(B、C相)出现拒动时，合闸成功的A相断路器弹簧处于未储能状态，这是A相断路器进入储能过程，但这时却因为A相的未储能行程动作，致使-K15继电器动作，此时A、B、C相操作回路中串接的-K15继电器常闭接点打开，导致B、C相控制回路异常断开，B、C相控制回路内的TWJ继电器失电不动作，即使A相的HWJ继电器正确动作，非全相位置也不能正确开入不一致保护，只有当A相断路器储能完成(约10s)，这时B、C相控制回路-K15常闭接点恢复正常，非全相位置才能正确开入不一致保护，不一致保护才能正确动作。

5 其它厂家思路分析

针对分相操作机构的不一致保护问题，结合现场的实际情况，总结有以下两种情况：

(1) 采用分相操作断路器的线路，此类断路器大部分厂家的控制回路设计思路则严格按照分相操作、分相关联、分相储能、分相闭锁等独立设计的原则；而保护厂家的一般思路则是采用弱点的非全相开入，这时也只能采用操作箱的TWJ和HWJ继电器并串联接点进行开入；

(2) 采用分相操作断路器的母联(一般出现在旧的变电站)，断路器控制回路的思路也是按照独立设计的原则，然而在保护上，不一致保护集成于母线保护，如采用弱电开入，此时可采用操作箱接点串并联进行开入；如采用强电开入，此时则直接采用断路器辅助断路器的合位和分位并串联接点，则排除了其他的影响；

6 总结

由以上分析可知，最重要的问题出在断路器的控制回路上，既然断路器为采用分相操作机构的分相断路器，在设计的原则上就应该遵循着分相独立的原则，以避免出现不同相的回路中出现相互的干扰；而保护无论是取断路器的辅助断路器的接点开入，还是取操作箱内TWJ和HWJ继电器接点，其原理都是一样的，在确保各回路都正确工作的情况下是不存在什么影响的，而如果保护装置同时能够提供强电的非全相位置开入(取现场辅助断路器位置)，则对保护的正确动作更是提供另一种保障。

根据分相独立的原则，西门子3AP1-FI型断路器的控制回路设计可采用将储能回路设计成单相独立的，或者控制回路中的-K15继电器常闭接点改成未储能行程接点等。

Analysis of the Control Loop and Protecfion Match of Siemens 3AP1-FI Circuit Breaker

TENG Huan-xiu

(Chongzuo Power Supply Bureau,Guangxi Grid Co.,Ltd.Chongzuo 532200,China)

For the control loop of Siemens 3API-FI circuit breaker,analyze the problem of the faultness on the control loop design,leading to the protection device refusing action,analyze and compare other factory′s design thoght.

circuit breaker; control loop;non-three-phase;atypism protection refusing action

1004-289X(2017)01-0098-03

TM56

B

2016-09-03