无人值守变电站故障监视的改造方案

石家庄鹿泉市供电公司对常规变电站进行“无人值守”的改造自1995年9月开始，1996年改造完毕。通过几年的运行发现，常规变电站保护的控制回路中+KM、-KM熔断器熔断及保护回路正电源+BM熔断器松动，或合闸、跳闸线圈烧毁，若不能及时发现并处理，将不能进行正常合、分闸操作，更严重时将引起保护装置拒动，造成越级掉闸。使故障扩大、停电范围扩大。
目前新投运的综合自动化变电站不存在以上缺陷。新投运的综合自动化变电站的操作箱均根据“四统一”标准设计（统一技术标准、统一原理接线、统一符号、统一端子排布置）。该标准中的操作箱，均有监视断路器控制回路的合闸位置继电器及跳闸位置继电器，可监视熔断器熔断及合闸接触器线圈、跳闸线圈烧毁，并发送遥信、告警。

对此，常规(电磁保护)变电站拟定如下改造方案：

通常，常规保护变电站的 +KM、-KM熔断器（或合、分闸回路）监视依靠红、绿信号指示灯监视，但 +BM保险的监视没有信号指示灯。常规保护35 kV及以上断路器控制回路一般只设跳闸位置继电器，没有合闸位置继电器。所以，不能靠合闸及掉闸位置继电器接点来发“控制回路断线”信号。因此，总的改造思路为：在原有控制回路红、绿信号指示灯两端及保护电源两端，并接高内阻中间继电器，靠中间继电器的常闭接点来发“二次回路故障”的信号及光字信号。改造后的保护及控制回路部分原理接线见图1～3（图中虚线框内为新增加的部分，并只画出相关部分的二次回路图）。

对接线的合理性、可靠性进行综合分析：

1 并接中间继电器后，断路器合闸时，跳闸线圈的压降（或断路器跳闸合闸接触器线圈的压降）计算

根据断路器跳、合闸线圈回路的灯光监视及其附加电阻的选择要求：

保证灯泡的光亮能让人的肉眼清楚看到，及不应低于60%额定电压，U₁ ≥ 0.6U_N。即图11~7间或1~33间压降 ≥ 132 V。

长期流过控制回路中跳闸线圈和合闸线圈的电流I_CQ，应不致引起其过热，即I_CQ ≤ 0.15 I_N（I_N跳、合闸线圈的额定电流），亦即图1中7~2间或33~2间压降 ≤ 33 V。

当监视灯的灯丝在其底座上短路时，跳、合闸线圈上的电压不足以使断路器动作，其裕度不小于1.3。断路器最低跳闸电压及最低合闸电压，其值不低于30%额定电压，且不应大于65%额定电压。根据30%额定电压即66 V、裕度不小于1.3来考虑，正常运行时，当监视灯的灯丝在其底座上短路时，掉、合闸线圈上的电压应小于50 V。

综合以上三条，并接中间继电器后，图1中7~2间或33~2间回路压降应 ≤ 33 V；1~7间或1~33间回路压降应大于187 V。

以常用CD10-II型电磁操作机构和CZ10型直流接触器为例，其跳闸线圈直流电阻为88Ω、合闸接触器线圈直阻为224Ω。红绿指示灯以往常采用ZSD-38系列信号指示灯，指示灯附加电阻为6 kΩ。（该种指示灯附加电阻小、发热较高，电阻及灯泡经常损坏。）现已经更换为半导体节能指示灯，该种指示灯附加电阻为14 kΩ（该种指示灯损耗小、寿命长，使跳、合闸线圈上的残压小）。并联中间继电器采用“端子式中间继电器”。该种继电器特点是：价格低、投资省，约80元左右（常规中间继电器约200元左右）；安装方便，直接固定于端子排上，配电盘不需扩孔，方便改造施工；动作电压低，动作电压≤75%UN；热稳定性好，可长期耐受120%额定电压。

采用ZSD指示灯，并联中间继电器后的等值电路。（忽略灯丝内阻、接线电阻及接触电阻等），见图4。

合闸接触器线圈压降：220×0.224/ (5.217 + 0.224) = 9.06 V；1~7间压降：210.94 V。

跳闸线圈压降：220×0.088/ (5.217 + 0.088) = 3.65 V；1~33间压降：216.35 V。

考虑直流电压允许±10%的变化范围，取+10%即242 V来计算电压最高情况下的压降：

合闸接触器线圈压降：242×0.224/ (5.217 + 0.224) = 9.96 V；1~7间压降：232 V。

跳闸线圈压降：242×0.088/ (5.217 + 0.088) = 4.0 V；1~33间压降：238 V。

采用半导体节能指示灯后：（忽略半导体内阻，只考虑串联内阻14 kΩ），其等值电路见图5。

合闸接触器线圈压降：220×0.224/ (10.37 + 0.224) = 4.65 V；1~7间压降：215.35 V。

跳闸线圈压降：220×0.088/ (10.37 + 0.088) = 1.85 V；1~33间压降：218.45 V。

考虑直流电压允许±10%的变化范围，取+10% 即242 V来计算电压最高情况下的压降：

合闸接触器线圈压降：242×0.224/ (10.37 + 0.224) = 5.12 V；1~7间压降：236.88 V。

跳闸线圈压降：242×0.088 / (10.37 + 0.088) = 2.04 V；1~33间压降：239.96 V。

以上两种指示灯并接中间继电器后，原理图中的7~2间或33~2间压降均 ≤ 33 V（最高为9.06 V）；1~7间或1~33间回路压降均 ≥ 187 V（最低为210.94 V）。所以，并接中间继电器后不影响跳、合闸线圈的正常工作。

2 增加光字牌回路的必要性

新增加718“二次回路故障”信号母线，全站所有718回路并联，并启动中央信号屏光字牌。防止远动通道中断后，遥信不能及时上传，可使运行人员巡视设备时及时发现该信号；并为特殊情况下恢复到“有人值班”的运行方式打下基础。

3 新增加保险段子FU4的必要性

801为遥信的公用端。增加保险端子的目的：方便接通和断开遥信公用端。因为某一分路断路器或保护设备检修、校验时，运行人员将根据《规程》的规定拔掉该分路的控制、保护及合闸回路熔断器。这将使新增加的1~3KM中间继电器失电、常闭接点接通，使718、809母线长时间带电。此时，若其它运行分路再发生“二次回路故障”告警时，将不能被及时发现。另外，检修某一分路时，断开该分路的801熔断器端子，可防止进行断路器或保护检修、试验时，不至于调度端频繁收到断路器合、掉闸、过流、速断等告警信号。这就需要，运行人员断开控制、保护及合闸回路熔断器的同时，断开FU4熔断器端子，才能保证其它正常运行设备可靠发遥信。

4 几点说明

701信号电源不装设熔断器端子。其目的是，当某一分路检修时，该光字牌亮，以便于熔断器及时提醒现场运行、检修人员；该信号没有解除，应密切监视正常运行设备二次回路。

801遥信+电源加装熔断器端子的监视：正常运行时分路的熔断器熔丝良好，且接触良好，调度端收到该分路的各种遥信正常（特别是“断路器位置”信号与断路器运行状态对应）。若该熔断器熔断，断路器在合闸位置时或断路器在分闸位置调度员遥控合闸时，调度端均会收到异常信号（断路器突然变位而该断路器仍有负荷，（断路器在合闸位置时该熔断器熔断）；断路器遥合失败而该断路器却带有负荷（断路器在分闸位置时该熔断器熔断），当值调度员能够及时通知运行和检修人员，到现场察看具体情况，消除异常。从而保证电气设备的正常可靠运行。