智能变电站刀闸控制回路问题分析与改进

罗振华   ,廖惠琴   ,汤野

摘要：刀闸是电力系统重要元件，是落实设备检修与系统隔离的重要手段、也是系统运行方式调整的主要依靠。刀闸的控制回路是否可靠，直接影响着电力系统的安全可靠运行。本文简要分析了常见几种智能站刀闸控制回路的优缺点，并提出优化建议。

关键词：自保持；控制回路；电机回路

中图分类号：TM504

0 引言

现在在大力推广智能变电站，重要原因之一就是为了进一步提高供电可靠性，而刀闸作为电力系统的重要元件，其控制回路的可靠与否，直接影响着系统的安全稳定。

1 现有刀闸控制回路1原理及问题分析：

现有部分刀闸控制回路与电机回路独立互不影响的回路如图1所示。

图1 刀闸电机及控制回路图1

原理分析：

SB1、SB2分别为手分、手合操作按钮，SB3为急停按钮，SBT为远方/就地切换把手，SP1/SP2为两个行程开关。当按下手合按钮SB2时，控制回路中的合闸回路接通，合闸接触器KM2得电，电机回路的KM2常开接点闭合，电机正转带动刀闸合闸。分闸操作同理。本文操作分刀闸时对应刀闸在合位，操作合刀闸时对应刀闸在分位，下文不再赘述。

问题分析：

刀闸的分合闸主要是通过手分/合或遥分/合经控制回路来控制电机转向，从而实现分合闸的过程。而这种控制回路与电机回路是独立互不影响设计，当电机回路失电后，其控制回路不具备自动切断功能。这就导致刀闸自保持回路存在以下两个问题：

    (1)当电机回路失电时分/合刀闸，或是刀闸分合闸过程中电机回路失电，由于刀闸实际无法动作完成，无法断开刀闸控制回路，因此易致分/合闸接触器长时间带电而烧毁。

    (2)当电机回路失电时分/合刀闸，或是刀闸分/合闸过程中电机回路失电，由于刀闸实际无法动作完成，控制目路一直接通，因此在一次方式改变的情况下，该刀闸电机回路得电，则该刀闸会按之前的指令动作，存在刀闸误动风险。

    由于刀闸实际未动作完成，控制回路一直接通带电，GIS设备刀闸控制回路没有急停按钮，因此只有断开控制电原，控制回路才能复归。而常规刀闸控制回路有急停按丑，但其户外环境恶劣，急停按钮易损坏且不易发现，会导致控制回路无法复归。

2 现有刀闸控制回路2原理及问题分析：

现有部分刀闸控制回路与电机回路有关联的回路如图2所示。

图2 刀闸电机及控制回路图2

原理分析：

图中的K是电机电源空气开关的辅助节点或断相保护器、电机电源监视器的辅助节点。分、合闸原理同刀闸电机及控制回路图1，这里不再赘述。区别在这种控制回路，但电机电源空气开关断开或是电机回路失电时，控制回路是无法导通动作的。

问题分析：

这种回路设计虽然解决了刀闸电机及控制回路图1的两个问题，但是又产生了新的问题：

运维人员排查完刀闸控制回路故障后，无法在断开电机电源的必要安全措施下，实际操作控制回路分、合刀闸，通过观察刀闸分、合闸接触器动作情况来进一步确认控制回路故障已排除。导致要运维人员要等待刀闸实际操作来核实控制回路故障已消除，或是故障未消除导致影响刀闸的操作。

3 建议改进方案

针对上述两种回路设计的不足，提出下面解决方案，如图3所示。

图3  刀闸电机及改进后的控制回路图

将电机电源空气开关的辅助节点或断相保护器、电机电源监视器的辅助节点K串在控制回路的自保持回路的公共回路中，即可解决上述两种回路设计的不足。

当电机回路失电时，操作刀闸控制回路，刀闸分、合闸接触器可以动作，但不会自保持着。这就解决了电机回路失电，操作刀闸时，刀闸分、合闸接触器一直自保持着而烧毁接触器或电机回路得电时刀闸误动的风险；也解决了刀闸控制回路故障排除完后，可以在断开电机电源的情况下操作刀闸，通过观察分、合闸接触器动作情况来进一步核实刀闸控制回路正常的困难。

4 结语

刀闸控制回路故障是常见的故障之一，本改进方案可行性和可靠性都很高，对现实问题有较好的解决效果。不要认为这是厂家的设计回路，明知有问题而怕承担责任不敢实施改进，只要方案经过充分论证，各种风险分析到位，是可以在保证安全、可靠的前提下实施改进的，这样才能解决实际困难，保证设备可靠运行。

作者简介：

罗振华(1983－)、男、学士、工程师、从事电网继电保护工作；

廖惠琴(1982－)、女、硕士、工程师、从事电网继电保护工作；

汤  野(1982－)、女、大专、工程师、从事电网继电保护工作。