高压SF6断路器储能故障导致的闭合线圈烧毁分析与改进

Բարձր լարման SF₆ կողմից սեղմողները եռափուլյակ հոսանքի 50Hz դաշտային բարձր լարման էլեկտրական iếtվածքներ են: Նրանք օգտագործում են ինքնուրույն էներգիայի աղբյուր արևային կայունացման կառուցվածք և պատվիրված են գործիքներով: Այս սեղմողները պարզ կառուցվածքով են, հեշտ են օգտագործել, բավարար են անվտանգության և հաստատունության հետ: Այդ պատճառով նրանք լայնորեն օգտագործվում են փոխանցման և բաշխման գծերի կառավարման և պաշտպանության համար և կարող են օգտագործվել նաև կապող սեղմողների համար:

Որոշ սեղման սանդուղքի 110kV համակարգը օգտագործում է այս տեսակի սեղմողներ: Սակայն, որքան ավելի շատ տարիներ անցկացնում են, երկրորդական շղթայի թերությունները ավելի հայտնվում են: Մասնավորապես, էներգիայի պահեստավորման շղթայի խնդիրների պատճառով փակման գործիքի սուզվելու հանդիպումները հաճախակի են: Այս հոդվածը վերլուծում է այս տեսակի սեղմողի աշխատանքի ընթացքում տեղի ունեցած մի հատուկ կողմը և առաջադրում է համապատասխան կարգավորումներ:

1 Կողմի Հայտարարություն

220kV սեղման սանդուղքի 110kV SF₆ սեղմողը օգտագործում է պարզ գործիք էներգիայի պահեստավորման գործիք որպես: Երբ սեղմողը բաց է և փակման էլեկտրական շղթան նորմալ է, օպերատորները ուղարկում են փակման հրաման: Սակայն սեղմողը ոչ միայն չի փակվում, այլ նաև փակման գործիքը սուզվում է: Ի՞նչ պատճառով է տեղի ունենում այս հատուկ կողմը, երբ բոլոր փակման պայմանները բավարարված են: Նման կողմերի կրկնվելու կանխարգելման համար պետք է կատարվի համարյա հետազոտություն և վերլուծություն:

2 Կողմի Վերլուծություն

Այս տեսակի սեղմողի փակման կառավարման շղթայում YF-ն է "տեղական/հեռավոր" փոխանցման սանդուղքը (ինչպես ցուցադրված է նկ. 1-ում): Երբ պահանջվում է հեռավոր փակում, գործադիր էներգիայի դրական բևեռը անցնում է C7-ից մինչև YF-ի 3 - 4 կոնտակտները, 52Y հակասահմանափոխանցման օգնական ռելեի 31 - 32 նորմալ փակ կոնտակտները, 99CN առաձգական էներգիայի պահեստավորման ռելեի 21 - 22 նորմալ փակ կոնտակտները, 49MX ռելեի 31 - 32 նորմալ փակ կոնտակտները, 33HBX փակման առաձգական կարգավորման ռելեի 31 - 32 նորմալ փակ կոնտակտները, սեղմողի 1 - 2 և 5 - 6 նորմալ փակ օգնական կոնտակտները, 52C փակման գործիքը, 63GLX SFML ցածր լարման սահմանափակման ռելեի 31 - 32 նորմալ փակ կոնտակտները և գործադիր կառավարման էներգիայի բացասական բևեռը: Երբ էներգիան կիրառվում է 52C փակման գործիքին, էլեկտրամագնիսը գործում է և սեղմողը փակվում է:

Վերլուծության հիման վրա, որպեսզի 52C փակման գործիքը էներգիայով լինի, պետք է բավարարվեն հետևյալ չորս պայմանները:

• 52Y, 49MX և 33HBX գործիքների կոյլերը չեն էներգիայով, և նրանց 31 - 32 նորմալ փակ կոնտակտները միացված են փակման կառավարման շղթայում;

• 99CN գործիքի կոյլը չէ էներգիայով, և նրա 21 - 22 նորմալ փակ կոնտակտները միացված են փակման կառավարման շղթայում;

• 52B-ն բաց է, և նրա 1 - 2 և 5 - 6 նորմալ փակ օգնական կոնտակտները միացված են փակման կառավարման շղթայում;

• SFML գազի ռելեի 63GLX 31 - 32 նորմալ փակ կոնտակտները փակ են, միացնում են փակման կառավարման շղթան:

Վերլուծության հիման վրա կարելի է տեսնել, որ երբ բոլոր այս պայմանները բավարարված են, կառավարման լարումը կիրառվում է գործիքի կոյլին, որը հանգեցնում է փակման գործիքի սուզվելու: Երբ սանդուղքի հիմնական մասը սկզբնական հետազոտության ընթացքում է, հայտնվում է, որ SFML գազի սեղմողը նորմալ է, իսկ փակման առաձգական ցուցանշի մեխանիկական ցուցանշը չունի էներգիա: Ինչպե՞ս կարող է փակման շղթան միացվել, երբ էներգիա չկա: Այսպիսով, անհրաժեշտ է հետազոտել առաձգական էներգիայի պահեստավորման շղթան:

Ինչպես երևում է նկ. 1-ում ներկայացված մոտորի էներգիայի պահեստավորման շղթայից, երբ սեղմողի փակման առաձգականը չէ էներգիայով, 33HB էներգիայի պահեստավորման սահմանափակման սանդուղքի C-NC նորմալ փակ կոնտակտը սանդուղքի հետևում նախատեսված 99CN և 33HBX ռելեները միաժամանակ կապում են դիրեկտ կառավարման էներգիայի դրական բևեռը:

• 99CN առաձգական էներգիայի պահեստավորման ռելեն էներգիայով է և գործում է, և նրա էներգիան միացնում է մոտորի շղթան, և փակման առաձգականը էլեկտրականորեն էներգիայով է և պահեստավորվում: InThe meantime, the normally closed contacts 21 - 22 of 99CN are disconnected in the closing control circuit, avoiding accidental closing of the circuit breaker during the spring energy storage process.

• When the coil of the closing spring status monitoring auxiliary relay 33HBX is energized, the normally closed contacts 31 - 32 of 33HBX connected in the closing control circuit are disconnected. This ensures that during the spring energy storage process, the secondary closing circuit of the circuit breaker is in the open position, having a reliable dual-locking function with the normally closed contacts 21 - 22 of 99CN.

When the spring energy storage is in place, the mechanical components of the energy-storage mechanism disconnect the normally closed contact C-NC of the energy-storage limit switch 33HB. The coils of 99CN and 33HBX lose power, and the energy storage ends. The normally closed contacts 21 - 22 of 99CN and the normally closed contacts 31 - 32 of 33HBX connect the closing control circuit. From the function of the contacts in the component wiring diagram, only when the 99CN and 33HBX relays are in the energized and activated state can the closing circuit be locked. Therefore, based on the above analysis, it is judged that the failure of the normally closed contact C-NC of the energy-storage limit switch 33HB may be the cause of the motor's inability to store energy.

Մaintenance personnel opened the rear cover plate of the circuit breaker mechanism on-site and removed the energy-storage limit switch. After inspection and measurement, it was found that the internal contacts of the energy-storage limit switch 33HB were damaged during the energy-storage process, preventing the power supply from passing through its normally closed contact C-NC. As a result, the coils of 99CN and 33HBX could not receive power. The 99CN contactor did not operate, and the power supply could not be connected to the energy-storage motor. Meanwhile, the normally closed contacts 21 - 22 of 99CN and the normally closed contacts 31 - 32 of 33HBX were connected to the closing circuit for a long time. Since the spring mechanism of the circuit breaker was not energized and the secondary closing circuit was conducting, not only could the circuit breaker not close normally, but the closing coil would also be burned out.

3 Treatment and Modification

Simply replacing the energy-storage limit switch cannot essentially solve the special fault described in this article. Due to the unreasonable design and imperfect interlocking mechanism, once the energy-storage limit switch is damaged, it will lead to a failure in the closing circuit. Therefore, the following modifications are made to the energy-storage and closing control circuits:
(1) The energy-storage limit switch 33HB consists of a pair of normally closed contacts and a pair of normally open contacts, with the two pairs of contacts mechanically interlocked. According to the characteristics of the travel switch, the following modifications are made: Connect the normally closed contact C-NC of 33HB to the coil of 99CN, as shown in Figure 2. This modification retains the function of the circuit breaker's closing circuit being disconnected and unable to close during the energy-storage process. Connect the normally open contact O-NO of 33HB to the coil of 33HBX. After the spring energy storage is in place, the normally open contact O-NO of 33HB closes to connect the coil of 33HBX. At the same time, remove the normally closed contacts 31 - 32 of the relay 33HBX connected in the closing control circuit and replace them with the normally open contacts 43 - 44 of 33HBX. The above modification changes from one pair of contacts controlling two relays to each pair of contacts controlling one relay. This ensures that the closing control circuit cannot be conducted during the non-energy-storage and energy-storage processes. Only after the spring energy storage is in place, when the coil of 33HBX is energized and the normally open contacts 43 - 44 close, can the closing control circuit be connected. At the same time, it also reduces the long-term load on the energy-storage limit switch and extends its service life.
(2) Add a time relay T. Connect the normally closed contacts 31 - 32 of the relay 33HBX in series with the coil of the time relay, and set the operating time limit of the time relay to 15s, which is slightly longer than the spring energy-storage time of the circuit breaker. Adding the time relay can achieve the following: During the 15s when the spring is not energized and during the energy-storage process, the coil of 33HBX is not energized, the normally closed contacts 31 - 32 are closed, and the time relay sends a signal indicating no energy storage. After the spring energy storage is in place, 33HBX is energized and operates, the normally closed contacts 31 - 32 are disconnected, and the time relay stops sending the no-energy-storage signal, indicating that the energy storage is successful.

4 Conclusion

This article focuses on modifying the defects in the control circuit of a 110kV SF₆ circuit breaker. The normally open contact of the energy-storage limit switch is connected in series to the motor control circuit of 99CN, and the normally closed contact of the 33HBX relay connected in series in the closing control circuit is replaced with a normally open contact. This ensures that only when the mechanical components press the energy-storage limit switch 33HB, that is, after the spring energy storage is in place and the 33HBX relay operates, can the closing control circuit be connected.

Meanwhile, the addition of a time relay provides an alarm function for the energy-storage signal. The modified closing control circuit of the circuit breaker not only has a simple and reliable wiring but also helps operating personnel quickly determine whether energy storage has occurred, effectively preventing the failure of the coil burnout caused by lack of energy storage. After the modification and commissioning, all indicators of the secondary circuit of this type of circuit breaker operate normally, parameter tests are correct, and no abnormal faults occur during opening and closing operations.