靳永斌 冯日旭 郑耀有 黄建礼 王文勃 陶航海
（华润电力登封有限公司 河南登封 452470）
摘要：我司一、二期主机和二期输煤的6kV开关均为西门子制造，包括真空开关和断路器加熔断器开关（以下简称F+C开关），运行过程中，频繁发生西门子F+C开关无法正常分闸的故障，检查故障原因为6kV F+C开关回路中特有的时间继电器偶尔死机导致开关无法分闸。
本项目针对西门子6kV F+C开关的回路和开关动作特性进行深入研究以后，经过专业讨论以后决定对西门子6kV F+C开关回路进行改造，选择对最频繁发生故障的10B皮带开关进行改造，改造后开关已经运行半年，分合闸次数有2100次左右，未再次发生开关无法跳闸的故障，解决了西门子6kV F+C开关多次不能正常分闸的故障，目前计划将改造逐步推广至全厂的西门子6kV F+C开关。
关键词：时间继电器；6kV F+C开关；辅助节点
前言
我司现有机组四台机组，一期2台330WM机组，2004年投运；二期2台660MW机组，2011年投运。一、二期主机和二期输煤的6kV开关均为西门子制造，分为真空开关和F+C开关，其中真空开关型号3AH3，全厂一共113台；F+C开关型号3TL6133-3BM4-Z，全厂一共117台。开关均采用采用直流控制回路，可以远方/就地分合闸和保护跳闸。西门子6kV F+C开关自投运以来，一共发生了8次无法正常分闸的故障，其中17、18年一共发生了5起故障，呈现故障越来越频繁的现象。由于每次故障时所带设备未发生事故，未发生严重后果。但如果机组工作段6kV F+C开关所带设备发生故障时开关无法跳闸，6KV进线开关将越级跳闸，严重威胁人身和设备安全、机组运行；如果皮带运行时有发生人身事故时无法停运皮带将造成严重的人身事故。检查故障原因为6kV F+C开关回路中特有的时间继电器偶尔死机导致开关无法分闸。本文针对此问题，提出了回路改造方案。
1问题现象：
我司的西门子6kV F+C在运行中多次发生无法分开的故障，现场检查开关柜上保护装置跳位灯及合位灯均不亮，开关实际在合位，DCS显示远方操作继电器及保险正常，就地复归一下直流控制电源，再次进行分闸成功。
2故障分析
西门子6kV F+C开关二次图纸如下：
图1 西门子6kV真空开关二次回路图
对西门子6kV F+C开关分闸回路（图1）进行分析，再结合故障现象中开关柜上保护装置跳位灯及合位灯均不亮现象得出结论：开关分闸回路不通和保护合闸指示灯不亮的原因是发生故障时合闸继电器K31的辅助常闭节点未闭合。
不同于西门子真空开关（图2），西门子6kV F+C开关合闸回路中（图1）设计了自保持回路，现场检查时间自保持继电器的设置时间一般为0.5-1s，和西门子厂家进行沟通，厂家回复西门子的 6kV F+C开关合闸需要500ms左右的时间才能彻底合上，现场将10B皮带开关的自保持回路断开后进行测试开关无法有一定的正常合闸。
图2 西门子6kV 真空开关二次回路图
由于合闸继电器为电磁式，结合故障发生就地复归一下直流控制电源开关就开关可以分闸的现象得出结论：故障时合闸继电器常闭节点未闭合的原因判断为合闸以后故障开关的合闸自保持回路依然处于自保持状态，断电后合闸的自保持回路断开，开关分闸回路的合闸继电器的常闭辅助节点闭合，开关可以顺利分闸。
对合闸自保持回路进行分析，回路通过一个时间继电器KT1实现自保持，型号为魏德米勒TIMER ITM（图3），将时间继电器拆开后确定继电器为单片机控制的多功能继电器（图2）。由于单片机存在一定的死机的概率，判断导致开关不能断开的原因为开关合闸时时间继电器KT1死机导致合闸自保持回路一直保持，合闸继电器K31的常闭节点一直处于打开状态，分闸回路不通，从而使得保护的合闸保护装置跳位灯及合位灯不亮和开关在接收到合闸信号后无法分开。
图3 时间继电器的外部和内部图
3解决方法
如果机组工作段6kV设备发生故障时开关无法跳闸，6kV进线开关将越级跳闸，严重威胁人身和设备安全、机组运行，因此，必须针对这个问题对6kV F+C开关回路进行改进，使6kV F+C开关能正确可靠动作。如果皮带运行时有发生人身事故时无法停运皮带将造成严重的事故。我们经过认真分析后对厂家提出了解决方案并总共讨论了三个方案：
方案一：图4为第一种优化方案二次回路图，将合闸脉冲时间改为1秒（最低1S，原来为5S），并将自保持回路去除。
优点：回路简单可靠。
缺点：1、由于合闸回路没有接触器辅助接点，不符合二次回路设计要求，且依然存在开关断不开的极小概率事件。
1、需要热工修改合闸脉冲时间。
图4 第一种回路改造方案
方案二：图5为第二种优化方案二次回路接线图，利用KL2（开关辅助常开节点KIM所连辅助继电器即图5最后一行接线）的常闭节点实现合闸回路自保持，去除KT1时间继电器，DCS或就地发合闸脉冲时，合闸继电器K31合闸，并通过KL2接点合闸实现自保持，开关成功合闸以后KL2断开，自保持回路断开，合闸继电器K31失电，分闸回路K31常闭节点闭合；当DCS或就地发合闸脉冲时，开关分闸。确保开关可靠合闸到位和开关顺利分闸；将K31的常开节点并入“控制回路断线”报警。
优点：即使开关合闸过程中由于KIM常闭点发生抖动也可以通过KIM常开节点闭锁来完成合闸。并且无另外的费用，可以确保开关可靠合闸到位和开关顺利分闸。
缺点：开关存在极小的合不上闸的概率。
图5 第二种回路改造方案
方案三：图4为第三种改动思路，将输煤区域的合闸时间改为2秒，将KT1改为延时闭合，闭合时间为1.5秒，保证有0.5秒的时间用来闭合。
优点：回路较为简单
缺点：1、需要另外购买继电器。
2、由于合闸回路没有接触器辅助接点，不符合二次回路设计要求，依然存在开关断不开的极小概率事件。
3、需要热工修改合闸脉冲时间。
图6 第三种回路改造方案
总结：对以上三个方案进行综合考虑以后选择方案二，电气专业一致同意使用第二种优化方案，并建议优先对输煤区域内西门子6KV F+C开关进行试点，对最频繁发生同类型故障的#10B皮带开关控制回路优化并进行六个月效果验证。
4控制回路改造后的效果
5月5日按照第二种方案对#10B皮带开关控制回路进行优化，到目前开关已经运行半年，分合闸次数有2100次左右，期间未发生开关无法分合闸的故障，计划将目前的改造逐步推广至全厂的6kV F+C开关。
5结束语
6kV供电系统是发电厂机组重要的组成部分，在机组运行及检修中，对不正常现象进行分析，了解各系统是否存在冲突，确认改造后的的投入效果。通过实践分析及回路改造，保证6kV F+C开关都能按设计要求可靠动作，防止出现设备无法分闸的故障。
参考文献：
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[5] DLT 1502—2016 厂用电继电保护整定计算导则.中华人民共和国国家标准，2016
论文作者:靳永斌,冯日旭,郑耀有,黄建礼,王文勃,陶航海
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/24
标签：回路论文; 故障论文; 继电器论文; 节点论文; 方案论文; 机组论文; 发生论文; 《河南电力》2018年16期论文;