选相分合闸装置对断路器分、合闸监视功能的影响

张 欢 曾铁成

（昱安电力设计有限公司，湖南 长沙 430073）

变压器是电力系统中的重要设备，在实际运行过程中，当输入电压突变时，特别是当变压器空载合闸或保护动作时，受到初始相位角的随机作用和变压器偏磁，稳态磁通以及剩磁累加效应的影响，易产生励磁涌流，如不采取有效手段进行抑制，势必会引发保护装置误动，危害电网安全稳定运行。目前，为了减少励磁涌流对电力设备的影响，变电站内选相分合闸装置的应用越来越广泛[1]。某500kV 变电站#1 主变高、中压侧配置了选相分合闸装置。高、中压侧测控装置遥控出口引至选相分合闸装置，经选相合闸出口分、合断路器。调试过程中发现：当断路器处于分闸位置时，合位继电器不能正常复位，导致断路器操作箱在断路器分闸位置时，出现合位监视LED 灯和分位监视LED 灯均亮的现象。针对此情况，本文进行分析，提出了改进方案。

1 总体设计方案

1.1 概述

某500kV 变电站500kV 电气主接线采用一个半断路器接线，220kV 采用双母线接线，35kV 采用单母线接线。#1主变压器高压侧布置在500kV 配电装置第三串，由5031 和5032 断路器组成一个不完整串。

1.2 #1 主变压器测控、保护配置方案

某500kV 变电站#1 主变压器高压侧、中压侧、低压侧以及本体测控装置均采用南瑞继保公司生产的PCS-9705A-H2 型测控装置。完成主变三侧的交流电流、电压测量,一次设备状态位置及遥信信号采集,遥控输出,油温测量等。

#1 主变压器保护按双重化配置，非电量保护单套配置。第一套保护采用国电南自的PST-1200UT5-G 型微机变压器保护装置，第二套保护采用许继电气的WBH-801T5-G 型微机变压器保护装置，非电量保护采用许继电气的WBH-802T5-G 型微机变压器保护装置，主变中、低压侧采用许继电气的ZSZ-812/B型操作箱。

1.3 选相分合闸装置配置方案

为了减少励磁涌流对变压器的影响，#1 主变高、中压侧配置了加拿大VIZIMAX 公司生产的选相分合闸装置。#1 主变选相合闸系统连接示意如图1。

图1 #1 主变选相合闸系统连接示意图

#1 主变高压侧5031 边断路器选相合闸电压取自500kVⅠ母测量电压，电流取自第一组TA 测量绕组；5032 中断路器选相合闸电压取自500kVⅡ母测量电压，电流取自第二组TA 测量绕组；中压侧断路器选相合闸电压取自220kV 母线切换后的测量电压，电流取自#1 主变中压侧TA 测量绕组。

#1 主变高、中压侧测控装置遥控出口直接引至选相分合闸装置，经选相合闸出口分、合断路器。

2 断路器分、合闸监视回路异常分析

某500kV 变电站在试验调试过程中发现，经选相分合闸装置后，当断路器处于分闸位置时，合位继电器不能正常复位，导致断路器操作箱在断路器分闸位置时，出现合位监视LED 灯和分位监视LED 灯均亮的现象。

以断路器A 相跳闸回路为例，原理图如图2。

图2 断路器A 相跳闸及合位监视回路图

对选相分合闸装置进行仿真测试，输入正端V1P 电源+116V，输入负端V1N 电源-116V，拆掉AA1，AA2，AA3，AA4，AA5，AA6 负载端接线，测量BB4 与AA1，AA2，AA3，AA4，AA5，AA6 的电压均为80V，测量AA1 ，AA2，AA3，AA4，AA5，AA6 对地电压均为一个初始值为30V 左右的衰减电压，对地电压最终值为3～4V。选相分合闸装置仿真原理如图3。

图3 选相分合闸装置仿真原理图

由于选相分合闸装置背板插件的I / O 是通过一系列压敏电阻来防止过电压，这些压敏电阻的电容累积能量引起了选相分合闸装置分、合闸出口处存在30V 的扰动电压，当连接电压表时残余电压迅速衰减。测试选相合闸分、合闸出口对地电流最大约为6mA，衰减后最终约0.5mA，不会启动分、合闸继电器。由此可见，由于选相分合闸装置分、合闸出口处存在30V 的扰动电压，此电压虽然不会造成开关的误动，但是导致了断路器分、合闸监视回路发生异常。

3 存在的问题及解决措施

由于选相分合闸装置分、合闸出口处存在30V 的扰动电压，导致断路器操作箱在断路器分闸位置时，出现合位监视LED 灯和分位监视LED 灯均亮的现象。针对上述问题，本文提出在断路器操作箱跳闸回路中将合位监视与跳闸回路解开，并在合位监视回路中串入断路器常开接点来隔离干扰电压，以断路器A 相跳闸回路为例，如图4 所示。

图4 改进后断路器A 相跳闸及合位监视回路图

断路器在合闸位置时，常开接点DLA 闭合，AA1 经分闸回路直接接至电源负极，AA1 处电位就是负极电位；在分闸位置时，常开接点DLA 打开，分闸回路断开，AA1 不与电源的负极连接，可以隔离AA1 处的干扰电压。为了验证改进后回路的合理性，对断路器分别处于分、合闸位置时进行分析：（1）断路器处于分闸位置；当断路器处于分闸位置时，由于4C1D1 与4C1D2之间加入了断路器常开接点DLA，4C1D1 与4C1D2 两点电位各自独立，合位监视回路不受影响。（2）断路器处于合闸位置；当断路器处于合闸位置时，常开接点DLA 闭合，合位监视回路经跳闸继电器TQa 回路导通至电源负极，3KD1 与AA1 等电位，而由于此时无跳闸脉冲，AA1 相当于短接至1TXJa 左端，等效电路如图5。

图5 断路器合闸等效回路图

由于选相分合闸装置无跳闸脉冲，处于不导通状态，AA1 到负电源呈高阻态，对原有回路影响几乎可以忽略，现场测试此时合位监视回路正常。上述以断路器A 相跳闸回路为例，进行了分析，可以看出，改进后回路有效的解决了断路器分、合闸监视回路异常问题。断路器B、C 相原理与A 相相同，此处不再累述。

4 结论

选相分合闸装置，操作箱和断路器构成了一个选相分合闸系统[2]。选相分合闸系统二次回路的稳定性和可靠性关系到断路器动作的正确性[3]。因此，在选用不同厂家的选相分合闸装置时，合理设计分、合闸操作回路，提前发现操作回路存在的异常，具有非常重要的意义。本文以某500kV 变电站调试过程中，经选相分合闸装置后，断路器分、合闸监视回路异常的问题，结合现场实际，提出了在断路器操作箱跳闸回路中将合位监视与跳闸回路解开，并在合位监视回路中串入断路器常开接点来隔离干扰电压方法，有效的解决了断路器分、合闸监视回路异常问题，保证断路器的安全稳定运行。