信号继电器不掉牌的故障处理

电力18讯：    
河南省沁阳市电业局  张福旺 范景林  

河南省沁阳市电业局西万35kV变电站，是1982年建成投运的常规继电保护变电站。多年来设备运行正常，保护动作可靠，只是近期出现了故障。

10kV出线线路发生故障时，保护装置动作正确并能使断路器迅速断开，将故障切除。事故音响正常，运行指示灯由红灯变为绿灯闪光，指示正常。信号继电器不掉牌，信号光字牌不亮，不能明确提示给运行值班员保护动作情况。

当发生故障时，检修人员赶到现场，对保护回路进行了常规试验。

在该线路电流互感器一次侧，加入一次额定电流后，保护装置动作正确，信号继电器正常掉牌，信号光字牌亮，无异常。

在保护回路中，加入二次额定电流后，各继电器均能正确动作，信号继电器正常掉牌，信号光字牌亮，无异常。

对线路继电保护装置进行一、二次额定电流充电试验，一切正常后，在实际运行中，10kV出线线路发生故障时，保护装置动作正确，事故音响正常，运行指示灯正常。信号继电器不掉牌，信号光字牌不亮，不能明确提示给运行值班员保护动作情况。

1 原因分析

根据上述故障现象，在图1保护原理图中，如继电保护回路中的电流继电器LJ、时间继电器SJ、中间继电器TBJ动作正确，只有信号继电器XJ未能正确动作，才是造成10kV线路故障时，保护装置、事故音响正确而无光字牌信号故障现象的原因。信号原理见图2。


图1 保护回路原理图

图2 信号原理图
2 回路参数的计算与测试

根据原因分析结果，对信号回路中继电器的相关参数，以及回路的相关参数进行了测试和计算。

2.1 继电器相关参数

中间继电器TBJ：额定电压U=-220V，线圈电阻RZ=10300Ω；

信号继电器XJ：起动电流I=-0.025A，线圈电阻RX=450Ω。

2.2 信号回路参数及计算结果

电压U=-220V，由欧姆定律得信号回路中电流I算=U/(RZ+RX)≈0.02A。

2.3 测试信号回路中加入220V电压时的回路电流

图3为测试信号回路中，加入220V电压时的回路电流，I测≈0.02A与计算结果基本相同。

对过流、速断信号回路分别进行两次测试，测得信号回路中，信号继电器XJ的最小起动电流，均为I测=0.18A左右。


图3 测试信号回路中加入220V电压时的回路电流
3 结果分析与解决方案

信号回路加入-220V时的实际电流为0.02A，实测信号继电器最小起动电流为0.018A，两着相差仅0.002A。信号继电器起动力不足，很难在保护装置动作的瞬间完成起动（保护装置动作后瞬间返回）。

该变电站地处重污染地区，运行时间又长达20多年，回路中的二次线接线头、二次设备的接线柱、端子排接线头、继电器管脚插头等二次导电接头的金属部分都不同程度受到了氧化和污染，这些都有可能造成光字牌无信号报出的故障现象。

改变信号回路中的回路电阻，以提高继电保护正确动作，确保信号继电器能可靠动作。


图4 改变信号回路中的回路电阻
图4中在中间继电器TBJ线圈并联一只功率为4W阻值10kΩ左右的电阻R，并联后信号回路中的电阻R'则变为：

R'=RX+RZR/(RZ+R)≈5524Ω

信号回路中的电流I'则变为

I'=U/R'≈0.04A

计算数值与实测数值完全相同。

4 通电试验

在改造后的信号回路加入-220V电压，见图5，信号继电器XJ可靠动作，持续通电30s，正常情况下，信号回路带电时间小于0.5s，信号继电器XJ、中间继电器TBJ线圈无异常。回路电流由0.02A升高到0.04A后，作通断试验10次，0.04A电流通过电流继电器LJ、时间继电器SJ接点时，未对接点造成伤害（厂家资料显示继电器LJ、SJ的接点断流容量为1A）。

回路改造后通电试验成功，故障排除，运行正常。


图5 改造后的信号回路加入-220V电压