（广东电网有限责任公司江门供电局 广东江门 529000）
摘要：刀闸电动操作回路是控制刀闸，实现刀闸合分的重要回路，其中包括了控制回路和电机回路。本文以500kV圭峰站的一次刀闸电动操作回路消缺来展开分析西门子DR21-MH25系列刀闸电动操作回路的缺陷并提出相关的解决方法。
关键词：DR21-MH25系列刀闸；电动操作回路；缺相；辅助接点；解决方法
一、前言
刀闸的电动操作回路，包括控制回路和电机回路。控制回路中通过分合闸按钮，启动分合闸接触器，接触器的常开接点闭合，接通电机回路，启动电机转动，带动刀闸转动，实现刀闸的分合闸。由于刀闸的电动操作回路串接的接点较多，包括各种继电器的辅助接点，限位开关的辅助接点等，从而导致电动操作回路出现断点的可能性增大。当刀闸无法正常进行合闸、分闸操作并且确保不是电机本身出现故障的情况下，我们只能通过检查刀闸的电动操作回路，逐一排除这些可能出现断点的地方。
二、问题描述
2015年12月5日，500kV圭峰站运行人员对220kV 5MPT 225PT刀闸进行分闸操作时，发现225PT刀闸转动方向不正确，初步判断为225PT刀闸的电机电源相序不正确。其中225PT刀闸型号为：DR21-MH25，生产厂家为：杭州西门子公司。
我们继保人员到站对225PT刀闸进行电动操作回路缺陷处理。在处理过程中电动操作刀闸时，发现刀闸合分闸时电机转动不定向，即合闸时电机有时候转动正确，刀闸能合上，有时候转动不正确，电机相反方向转动，无法合闸，因此判断为电机回路缺相。初步将刀闸的故障点锁定在电机回路，因为若是控制回路出现问题，电机回路将无法正常导通，只会出现刀闸电机三相都不带电无法转动的情况，不会存在电机回路缺相的问题。因此，我们重点对刀闸的电机回路进行检查，逐一排查可能出现断点的位置。首先，我们先测量一下电机电源三相是否正常，确认电机电源没有问题后，拆除电机电源接线。开始对电机回路进行缺陷排查，根据经验重点对串接在电机回路的辅助接点进行逐一排查。当时，经过检查合闸接触器K1、分闸接触器K2的辅助接点后，并未发现问题，我们只能照着图纸顺着电机回路往下排查。F1电机热保护继电器串接在电机回路的辅助接点引起了我们的重视，但经过测量后发现该继电器的辅助接点并未出现问题。这时，我们只能继续往下检查，当检查到串在电机U1与热继电器F1-1之间的手动操作限位开关S2常闭接点出现断开现象，基本上可以将缺陷位置锁定在S2在电机回路的常闭接点（如图1红圈部分）。当时，我们取消串在电机U1与热继电器F1-1之间的手动操作限位开关S2常闭接点（即在X1-568与F1-1之间用短路线接通，如图2），恢复电机电源，再次操作刀闸。短接接点后，刀闸电机转向确定能够正确动作，合闸、分闸没有问题，刀闸电动操作回路缺陷消除。
三、电机缺相的危害
前文中谈及的西门子DR21-MH25系列刀闸在缺相运行时还能转动，下面我们分析一下刀闸电机缺相运行存在哪些危害。
电动机在三相电源正常供电运行或起动时，由于某种原因某相突然断电，导致电动机缺一相电源而继续运行的方式称为电机的缺相运行，是一种非正常运行方式。电机缺相运行会导致电机绕组过热、电机输出功率低等情况出现，发热严重时还会将电机烧坏。
1）电机正常运行时缺相，工作电流增大
电机正常运行时，电动机的额定线电流为：
2）电机缺相起动，转向不确定
功率较大的电机缺相将无法起动，转子无法转动，会导致电机严重发热，甚至烧坏。西门子DR21-MH25系列刀闸电机功率较小，缺相时定子绕组产生的磁场是脉动的，电机可能会转，但是转向不确定。当电机转向不确定时，运行人员无法控制刀闸的合闸、分闸。无法控制刀闸的合闸、分闸情况是极其危险的。比方说，刀闸电机反转是合闸，刀闸电机正转是分闸。当刀闸电机缺相运行时，可能存在刀闸已经合闸到位了，此时按下分闸按钮刀闸电机继续反转，而此时刀闸的已经合闸到位无法继续动作，会存在电机卡死的情况，严重时会烧毁电机。
由此看来刀闸电机缺相运行危害很大，不仅会造成电机绕组过热，严重时会造成电机烧毁，而且给人身、设备的安全造成一定的隐患。
四、解决方法
对于500kV圭峰站220kV 5MPT 225PT刀闸，我们通过解开刀闸电机回路U相（即解开X1-568端子上端接线，如图3），对刀闸进行电机缺相电动操作试验，发现电机还是能够转动，不过转向不确定。在进行第一次合闸操作时，电机反向转动；在进行第二次合闸操作时，电机正向转动；在进行第一次分闸操作时，电机正向转动，可见刀闸电机在缺相的情况下转向无法确定。在短接电机U相回路的S2常闭接点后（如图4），进行多次刀闸合闸、分闸测试均能正确动作。
针对于此次缺陷处理的情况，我们发现由于西门子DR21-MH25刀闸在电机缺相运行时还能转动，手动操作限位开关S2常闭接点无法起到应有的闭锁作用，而S2的另一对常闭接点串在刀闸控制回路上可以有效的闭锁刀闸控制回路。另外，电机回路的S2常闭接点故障，会增加刀闸电机缺相的可能性，如刀闸合闸操作到一半时由于某些原因而急停，再进行分闸操作时，由于电机缺相，刀闸有可能继续合闸，很大程度地增加了运行操作的风险。随后圭峰站同型号的刀闸陆续出现S2常闭接点故障导致刀闸电机回路缺陷，刀闸无法进行正常合闸、分闸操作的问题。基于西门子DR21-MH25刀闸出现问题，我们检查西门子同系列的PR21-MH31型刀闸，发现也存在电机回路串接手动操作限位开关S2常闭接点的情况。针对于以上情况，我们对西门子DR21-MH25系列刀闸提出以下的解决方法：
1、建议在电机与热继电器之间增加一个断相与相序保护继电器（如图5），并将断相与相序保护继电器的辅助接点串接在刀闸的控制回路中，从而有效地防止出现刀闸电机缺相运行的情况。当刀闸电机回路出现缺相的情况，断相与相序保护继电器就会动作，其串接在控制回路的辅助接点就会切断控制回路，导致接通电机回路的接触器常开接点无法闭合，电机无法工作。此外，电机这种缺相保护装置在许多厂家的刀闸电机回路也有应用，相信安装在西门子DR21-MH25系列刀闸的操作回路也是能够实现的。
图5 在电机与热继电器之间增加缺相保护装置
2、取消串接在刀闸电机回路的手动操作限位开关S2常闭接点。对于西门子DR21-MH25系列刀闸，手动操作限位开关S2的另外一对常闭接点已经串在刀闸控制回路上可以有效的闭锁刀闸控制回路，无需再增加一对串接在电机回路的常闭接点。这样做不仅不可以提高刀闸控制的可靠性，还会增加刀闸电机回路断相的风险，影响刀闸的电动操作。不同型号的机构电机功率也会不同，以MA7684电机为例，它的额定功率是 。根据公式（1），以理想化的情况下 ，正常的工作电流就是。启动电流将是 倍的额定电流，也就是 。手动操作限位开关S2常闭接点的接点容量不足，不适合串接在电机回路这样的长时间通过较大电流的回路，这样做会导致接点烧坏，电机回路U相缺相。为此，我们建议西门子DR21-MH25系列刀闸都取消串接在电机回路中的手动操作限位开关S2常闭接点，只保留串接在控制回路的一对常闭接点（如图2）。
五、结束语
本文通过本文以500kV圭峰站的一次刀闸电动操作回路消缺来展开分析西门子DR21-MH25系列刀闸电动操作回路存在的家族性缺陷，并简单地分析了刀闸电机缺陷运行的危害。针对于西门子DR21-MH25系列刀闸电动操作回路这种先天性缺陷提出了两个有效措施，分别是增加缺相保护装置、取消串接在电机回路的无用接点。取消串接在电机回路的无用接点这个措施已经应用在圭峰站往后陆续出现同样问题的西门子DR21-MH25系列刀闸中，并取得良好的效果。其中最先采取相关措施的220kV 5MPT 225PT刀闸运行至今并未再次出现刀闸操作回路缺陷。
希望厂家在进行刀闸操作回路设计时应该多考虑一下电机回路方面的隐患问题，我们使用单位在对设备进行监造、验收、日常维护过程中也要及时发现问题并要求厂家或施工单位进行整改，从源头来进行控制，使设备能够安全可靠运行。
参考文献：
[1]林育兹.电工技术[M].北京：科学出版社，2006
[2]国家电网公司继电保护培训教材.北京：中国电力出版社，2009
作者简介：
陈宝燕（1989——），女，广东省江门市新会区人，工学学士，现为广东电网有限责任公司江门供电局助理工程师，从事继电保护工作。
论文作者:陈宝燕
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/30
标签：回路论文; 电机论文; 接点论文; 操作论文; 继电器论文; 接触器论文; 缺陷论文; 《电力设备》2017年第26期论文;