机组抽水启动过程中断路器未合闸问题排查及改进措施

孙 宇，宋晓星

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山 064300）

0 引言

断路器是一种重要的电气元件，是电力系统中的一次设备，在回路中起到断开和接通的作用。当系统发生故障时，断路器可以迅速切除故障回路或者在瞬时故障消除后接通回路，具有保护和控制双重功能。断路器中继电器参数选择和线路设计是否合理，是产生寄生回路的主要原因[1]。及时消除减少设备拒动误动的发生，提高设备安全稳定运行[2]。

1 故障经过

故障前运行方式潘遵Ⅰ回线、潘遵Ⅱ回线经母联联络运行，四母线带4号主变运行，五母线带2号、3号主变运行，3号主变带厂用电Ⅱ段，两段分段运行，4号机组停机至抽水工况转换过程中（转速为142.8 r/min）。

2019年11月14日00:26:43，4号机组142.8转抽水启动过程中，监控系统收到85%转速令后，延时200 s，4号机组04DL开关未合闸，监控系统发出“报警：4号机组断路器04DL未合闸，转停机”信号，机组转停机。

监控系统记录信号动作时间如下： 2019-11-14，00：20：34.000，4 号 机 组 142.8 转 抽 水 操 作，2019-11-14 ，00：26：43.000，4 号机组断路器 04DL未合闸，转停机报警。启动流程如图1所示。

图1 启动流程

2 现场处置情况

值守人员将上述情况通知ON-CAll负责人，汇报华北网调并申请4号机组检查消缺，当即批准。操作/ON-CALL对变频器合闸开出继电器J11进行检查，未发现异常；对监控现地控制盘4LCUA4 04DL合闸KD1继电器进行校验，接线进行检查；对4号机组4PWPC盘（机组换极换相控制盘）“04DL合闸允许”继电器R24进行校验，接线进行检查；对合闸允许回路进行传动，未发现异常；对4号机组合闸回路进行传动（解开04合闸线圈电源），未发现异常（对PWPC继电器动作接点进行阻值测量正常）；拉开04-2，对4号机组出口开关04DL进行合闸传动，未发现异常（此时短接04DL合闸允许条件）。

3 问题排查及改进措施

4号机组出口开关04DL本体故障；变频器抽水启动04DL合闸回路故障4号机组PWPC盘04DL合闸允许回路故障。检查4号机组出口开关04DL本体无异常，传动04DL分、合闸动作正常，信号反馈正常。

3.1 变频器抽水启动04DL合闸回路检查

（1）机组经变频器抽水启动过程中同期控制功能由变频器系统实现，变频器系统在判断满足同期合闸条件后开出机组出口开关合闸信号，现地检查变频器启动过程波形，波形中看到变频器和04DL命令信号正常，并且脉冲时间3 s左右，说明变频器系统内控制04DL合闸继电器动作正常。

（2）变频器系统开出合出口开关命令经4号机组现地控制单元转接后，送至4号机组换极换相盘4PWPC实现出口开关合闸控制，机组出口开关合闸原理图（变频器与机组现地控制单元部分）如图2。

图2 机组出口开关合闸原理图

由图2可以看出，变频器系统发出的合出口开关信号后，经过4号机现地控制单元4LCUA4：KD1继电器（4号机组选择变频器启动中间继电器）的常开接点后，接通4LCUA4：KJ9继电器线圈电源回路，KJ9继电器常开接点至4号机组PWPC盘04开关合闸控制回路见图3。

图3 04开关控制回路图

对图中的 KD1、KJ9（2K5）、KA1 继电器以及合闸允许继电器R24进行传动及校验检查正常，并对抽水回路直阻进行分段测量。校验和测量结果如表 1~表3。

表1 KJ9（2K5）校验记录

续表1

表2 R24继电器校验记录

表3 KA1继电器校验记录

控制回路直阻测试结果如下：

（1）将图4中XDO2-44线解下，测量XZ-K11与XOUT1-3之间的直阻为33.42千欧。

（2）在 4LCUA4：J3-9、4LCUA4：J3-10两端测量2LCUA4至4LCUA4直阻为4Ω。

从监控系统（短接监控J6-23和J8-2端子）对04DL允许合闸回路进行传动，换极换相控制盘4PWPC可以收到监控至的开出信号“FMK合闸、机组转速＞85%DI20”，信号传动正常；检查04DL分闸位置DI37位置显示正确，端子接线无松动；检查04-2刀闸合闸位置DI26点位置显示正确，端子接线无松动；检查T7空开F01在投入位置DI49位置正确，端子接线无松动；检查T5空开F02在投入位置DI50位置正确，端子接线无松动。

3.2 改进措施

经上述检查未发现设备异常情况，也未对电网造成影响，为预防和控制同类缺陷再次发生，通过增加变频器抽水合闸继电器及变频器选择投入继电器接点，以形成双路并联共同控制机组出口开关合闸继电器的动作原理，确保出口开关合闸稳定性更高。具体方案如下：

（1）在4号机组选择变频器抽水启动后，KD1继电器（4号机组选择变频器启动中间继电器）励磁，KD1继电器中两对常开接点闭合，一对用于变频器启动，一对（KD1-9和KD1-10）应用与变频器合04DL控制回路，当变频器同期发出合闸令、04DL合闸允许同时满足时，04DL合闸。在4号机现地控制单元4LCUA4：KD1继电器常开接点KD1-10和KD1-9上分别并入4LCUA4:KJ11继电器的常开接点KJ11-6和KJ11-10，在变频器系统发出的合出口开关信号后，经过4号机现地控制单元4LCUA4：KD1继电器常开节点闭合后，接通4LCUA4：KJ9继电器线圈电源回路，并在KJ9继电器线圈电源两端中并入KJ18继电器线圈电回路电源，KJ9继电器和KJ18继电器常开接点同时开至4号机组PWPC盘04开关合闸控制回路见图6。

图6 并联KD1继电器控制04DL合闸原理图

（2）将图 6中 2LCUA4：J3-9至 3LCUA4：J3-9、3LCUA4：J3-9 至 4LCUA4：J3-9、2LCUA4：J3-10 至3LCUA4：J3-10、3LCUA4：J3-10 至 4LCUA4：J3-10 以及 4LCUA4:J1-1 至 4PWPC：XZK-11、4LCUA4：J1-2至4PWPC:XZK-6所用电缆芯更换成新的备用芯，并将新旧电缆芯进行250 V绝缘测试，测试结果如表4所示。

表4 250 V绝缘测试结果记录

（3）将换极换相控制盘（4PWPC）所有相关开关量、报警量信号接入监控系统历史数据库，实现对开关控制过程的监视分析。

（4）对04开关合闸回路中装设便携式录波仪，实现对04开关合闸电压、电流的实时监视分析。截止目前累计发电212次，累计抽水208次，04开关累计分合420次均分合正常。

图7 并联KJ9（2K5）继电器控制04DL合闸回路原理图

4 结语

为预防和控制同类缺陷再次发生，本文对发生事故后断路器本体及其回路等做了排查和分析。本文改进了一种可行性方案并应用到实际中，保证了出口开关合闸更高的稳定性。为同样类型的故障提供借鉴和参考。