许继ZFZ-812/A操作箱继电器抖动原因分析

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

曹静 张铭辉
Zhejiang Electric Power Transmission & Transformation Corporation
摘要：某站220kV线路在模拟后加速试验时，操作箱在开关重合后的三跳出口时发出连续的剧烈声响，且响声在持续10s左右自动消失。经现场判断声响应来自操作箱内继电器的抖动现象。继电器的抖动一般可能表现为交流工频电压窜入直流回路，又或者是继电器之间的接点竞争，在这里会是哪一种。响声在持续10s左右自动消失又是什么原因。
关键词：许继操作箱 继电器 抖动 分析
中图分类号： V242.45 文献标识码：A 文章编号：
Abstract One substation the 220kV transmission line is in the simulation accelerated test, three phase tripping in the operation box makes a continuous violent sound after the switch post-stack, and for about 10 seconds ,the sound disappears automatically. According to phenomenon, it should be from dithering relay in relay box. Relay’dithering general results from AC power-frequency voltage sneaking into DC circuit, or the competition between the contacts in relays, here is which kind. Besides, what’s the reason that the noise disappears automatically after lasting for 10 seconds .
Key words Xuji relay box relay dither analysis
引言
某站220kV线路在模拟后加速试验时，操作箱在开关重合后的三跳出口时发出连续的剧烈声响，试验者当即断开操作电源，响声消失。继续重复该后加速试验又出现异常声响，且响声在持续10s左右自动消失。经现场判断声响应来自操作箱内继电器的抖动现象，操作箱型号为许继ZFZ-812/A。
试验过程和现象分析
1.1 试验过程和推断
事后笔者发现后加速试验方法有一定问题，即用重合闸开出的接点启动永久故障。此种情况可能在保护动作出口时ZHJ尚未返回，相当于模拟防跳试验。后纠正试验方法，模拟后加速故障时设定空载时长为重合闸延时加100ms裕度时间，待重合后再加故障量模拟永久性故障。此时再带开关传动，保护显示”后加速出口”，开关动作正确，一切正常！试验结果表明操作箱内继电器的抖动现象与不正确的试验方法有关，但是此前的防跳试验为何没有出现继电器的抖动呢？另外，响声在持续10s左右自动消失又是什么原因？问题不仅在于试验方法。
继电器的抖动一般可能表现为交流工频电压窜入直流回路，又或者是继电器之间的接点竞争，在这里会是哪一种？在抖动发生的10s内，笔者测量了继电器回路并无交流电压存在，但抖动过程中测得4C1D9、4C1D12、4C1D15点对负电源电位相同，为171V。
继电器抖动消失时，测得4C1D9、4C1D12、4C1D15点对地电位为-104。那么电位因何变化，又是否正常？开关合闸回路包含储能接点，开关合闸以后能量释放，开始重新储能。在此过程中，储能接点一直断开，即合闸回路一直断开直至储能完成。正常情况，开关储能时三相“107”（4C1D9、4C1D12、4C1D15）因合闸回路与负电源断开而悬空，对地电压约+110V（对负端为+220V）。储能完成后对地电压为负（约-100V），其数值取决于TWJabc继电器与开关机构合闸回路的分压。抖动过程中测得4C1D9、4C1D12、4C1D15点对负电源电位并不为+220V，说明该点不是悬空的。
经查该开关的储能接点为ABC三相共用，即在开关机构内三相合闸回路最终短接在一起再经储能接点与负电源沟通。这就解释了为什么三相合闸回路的“107”在两个阶段进行测量，数值都基本相同。
根据以上情形推断，继电器抖动可能为接点竞争，动作的继电器为TBJabc1^2中的某个。为进一步确认发生抖动的继电器，继续下述试验。
退出TWJ继电器，将4C1D9、4C1D12、4C1D15断开，模拟加速故障，开关动作正常，继电器无抖动。说明TWJ和TBJabc1^2有配合的关系造成继电器抖动。TWJabc通过储能接点并接，因此直流电阻近似为单个继电器的三分之一。经试验测得相关继电器电阻范围在（19～23）K。
继电器抖动过程中测得4C1D9、4C1D12、4C1D15点对负电源电位相同，为171V，则加在TWJabc上的电压约为50V。初步计算4C1D9点与负电源间的直阻：Z=(171/50)*(6～7k)=20.52～23.94k
该值与测量值相符。推测在继电器抖动过程，与TWJabc构成回路的是TBJabc1^2中的一相。事后通过退出某相TWJ，消除抖动声响的方法，验证了是单个继电器抖动的推论。

图1.1许继ZFZ-812/A操作箱
1.2 抖动过程分析
通过以上试验及图纸，推断如下：
模拟后加速试验，在启动重合开出合单相开关的同时，重合接点启动试验装置加量（这里有时间配合的问题，实际是开关先合），ZHJ还未返回2TBJa、b、c就动作,防跳继电器TBJabc1~2动作，并打开合闸回路。接下来ZHJ返回，防跳继电器跟着返回，但由于TBJabc1~2是两个继电器，三相一共三组继电器，TBJabc1和TBJabc2两两之间不能做到同时同步动作（而且选型也可能考虑TBJabc1灵敏度更高）。在某相TBJ2先于TBJ1返回时，将使得正电位再次加到TBJ1和TBJ2上，防跳继电器继续动作（TBJ1一直未返回）打开TBJ1-2、TBJ2-2，接着防跳继电器开始返回，TBJ2又先于TBJ1返回，如此反复TBJ2继电器抖动。
直到开关储能完成，4C1D9、4C1D12、4C1D15点与负电位接通，防跳继电器上失压继电器停止抖动。
现象描述：在模拟保护后加速过程中，开关单跳单重，三相跳闸之后有继电器抖动，继电器声响直到开关储能完成。



试验结论
试验过程中出现的异常声响为继电器抖动，与继电器参数及GIS开关控制回路有关。那么是不是许继ZFZ-812/A操作箱一定会有接点竞争的问题？并非如此，该现象是操作箱与开关机构设备配合不当的结果。当线路保护投运后线路发生永久性故障时，由于保护加速跳闸是在开关重合成功后，保护再次感受到路障电流而进行判别的，因而在时间配合上已经避开重合脉冲持续的过程，故不会出现此种现象。
结束语
继电器的接点竞争在调试工作中并不少见，本文提及的许继ZFZ-812/A操作箱与西高GIS开关配合出现接点竞争的现象应该不是特例。本文通过笔者分析调试过程记录的数据、问题表现的现象和试验时排查的结果整理成文，所参考的资料也有限，不足之处还请读者指正。
参考文献
1许继电气.许继ZFZ-812/A操作箱.许昌.许继电气股份有限公司
2西开电气.220kV西开电气GIS开关图.西安. 西安西开高压电气股份有限公司
作者简介：
曹 静，1985.01，继电保护方向，大学本科，助理工程师。
张铭辉，1982.04，继电保护方向，大学本科，工程师。