某厂6 kV综保装置跳闸插件过热碳化分析

常路刚

（大唐武安发电有限公司，河北 邯郸 056000）

0 引言

某电厂1、2号机组于2012年5月投产，6 kV厂用电同期投入使用。高压厂用变压器接于主变低压侧，高厂变采用分裂绕组变压器，6 kV厂用电源取自高厂变低压分裂绕组，单母线接线。2016年1、2号机组C级维修中发现6 kV IA段、6 kV IIA段共6台电动机数字式综保装置跳闸（TRIP） 插件出现碳化烧焦现象，其损坏位置一致，如图1所示。

图1 损坏的跳闸（TRIP） 插件

1 跳闸插件烧损分析

1.1 综保装置TRIP插件跳闸回路分析

1.1.1 高压开关跳闸工作过程

图2为跳闸（TRIP） 插件回路图。图1碳化烧焦的部位有3个电阻，对应图2中的R17、R18、R19，位于手跳（STJ） L1、L2、L3回路。高压开关跳闸工作过程为：当远方发“跳闸”指令、综保装置发“跳闸”指令（CKJ继电器常开触点闭合） 或就地手动跳闸时，启动手跳（STJ） 线圈，STJ常开触点闭合启动开关本体跳闸（TC） 线圈，使得6 kV开关跳闸。

图2 跳闸（TRIP） 插件回路

并联的R17～R19为水泥电阻，其参数为：R17=2.47 kΩ，额定功耗5 W；R18=2.43 kΩ，额定功耗5 W；R19=2.44 kΩ，额定功耗5 W。

1.1.2 手跳回路中设置并联R17～R19的原因

R17～R19作用为增加STJ主回路L的电流，手跳回路中设置并联R17～R19的初衷为：如该回路串联接有信号继电器（XJ） 线圈时（如图3所示），应满足XJ线圈启动电流的需求，理由如下。

a）《电力工程电气设计手册 电气二次部分》[1]中对信号继电器和附加电阻的选择原则要求：若信号继电器不能满足灵敏系数和压降的要求时，应选择适当的附加电阻并联在中间继电器上。如果信号继电器和并联电阻有可能长期通过电流时，它们应该有足够的热稳定性。

b）《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》[2]串联信号继电器与跳闸出口中间继电器并联电阻的选择应符合：选择中间继电器的并联电阻时，应使保护继电器触点的断开容量不大于其允许值；应不超过信号继电器串联线圈的热稳定电流。

图3 STJ线圈回路

1.1.3STJ回路未接信号继电器（XJ）线圈原因

信号回路设置在逻辑（LOGIC）插件中，当综保装置动作，其逻辑插件中出口继电器（CKJ）上电，驱动CKJ常开辅助触点闭合，启动STJ线圈，从而将断路器跳闸；CKJ的另外一对常开辅助触点闭合，发送“保护动作信号”至DCS。

1.2 对STJ线圈回路碳化烧焦的原因分析

STJ线圈回路碳化烧焦直接原因为R17～R19电阻发热，但经测量碳化烧焦的6台电动机手跳回路中“DCS跳闸指令”均为脉冲指令，就地跳闸按钮也无机械卡涩，即不存在手跳回路长时间连续通过电流的情况。

在对6 kV IA段、6 kV IIA段其他间隔的综保装置进行检查时发现，线路及变压器所采用的综保装置型号不同，但TRIP插件回路完全一致且回路中各元器件参数相同，而线路与变压器综保装置的TRIP插件回路良好，无碳化烧焦迹象。由此初步判断：自2012年投产以来，因6 kV电动机开关的手动分闸次数远大于6 kV线路及变压器开关的分闸次数，其累计热量超出回路耐受能力，故发生碳化烧焦。为此，调取2012年5月1日至2016年10月31日相关数据，并将损坏间隔与完好间隔的手动分闸次数进行对比，结果如表1、表2所示。

表1 TRIP插件烧损间隔分闸次数

表2 TRIP插件完好间隔分闸次数

由表1、表2可知，碳化烧焦插件所在间隔分闸次数为75～143次不等，未碳化烧焦插件所在间隔分闸次数为5～34次不等。在分闸次数上，碳化烧焦插件远大于未碳化烧焦插件。

2 TRIP插件回路改造

因本案例中在手跳回路中并无串联信号继电器，无需并联电阻（增加电流） 去启动信号继电器，且R17～R19去掉后对原有的回路也并无影响。因此，将R17～R19去掉（如图4所示），并进行试验。

对手跳时各回路的电流进行测试，同时对未改造的TRIP插件进行手跳时电流测试，测试数据如表3所示。

由表3可知，本回路中R17～R19在手跳启动时，其功耗已接近标称额定值5 W，且手跳回路接通时，水泥电阻消耗的有功功率转化为热量散出，在较频繁的操作次数下，R17～R19的累积发热造成电路板烧损碳化。

图4 拆除并联电阻后STJ线圈回路

表3 改造前后TRIP插件各回路数据对比

3 结束语

STJ线圈的负极与R17～R19并联后由R17引至控制电源的负极，因此电路板在烧损严重情况下，可能导致手跳回路失去作用，从而影响运行人员的正常操作。同时R17～R19在电路板上的位置紧邻R7、R8，若因 R17～R19发热引起 R7、R8之间的回路中断，则会造成TC线圈无法启动，导致跳闸回路失去作用，这种情况下若发生电气一次系统故障，开关将拒动，会扩大事故范围，导致6 kV母线失电。

某电厂6 kV IA、IIA段综保装置的手跳回路中，并无电流启动型继电器，因此无须并联R17～R19电阻来增加启动电流。可将电路板上R17～R19的焊接引脚直接剪掉，既不影响STJ线圈的正常工作，同时也可免除因R17～R19在工作时大量散热烧损电路板可能造成跳闸回路失去作用的隐患，这对于提高机组的安全稳定运行具有重要意义。