220 kV升压站SF6断路器改造和应用

2016-01-25姚舜

电力科学与工程 2015年3期

关键词：西门子

姚　舜

(广州珠江电厂检修中心，广东广州511400)

220 kV升压站SF6断路器改造和应用

姚舜

(广州珠江电厂检修中心，广东广州511400)

摘要：广州珠江电厂220 kV升压站SF6断路器为瑞士ABB公司ELFSP4-1型产品换型改造的杭州西门子高压开关有限公司生产的户外、防污型三相机械联动型或三相电气联动型产品。从主变出口断路器、线路出口断路器、母联分段断路器和启动/备用变出口断路器四类不同断路器分别描述了断路器改造后的功能和现场应用情况，最后就改造和运行中发现和存在的问题进行了简要说明，并提出了今后维护运行中的注意事项。新改造的西门子公司SF6断路器现场运行良好。

关键词：SF6断路器；西门子；三相机械联动；三相电气联动

中图分类号：TM621.3

文献标识码:A

DOI:10.3969/j.issn.1672-0792.2015.03.014

收稿日期：2014-11-13。

作者简介：姚舜(1981-)，男，高级工程师，从事发电厂继电保护工作,E-mail:15302530@qq.com。

Abstract：Previously the SF6circuit breakers of ELFSP4-1 type were applied to 220 kV substation in Guangzhou Zhujiang Power Plant, which were imported from the Swiss ABB Company. Now, they are replaced by outdoor, antifouling three-phase mechanical linkage or three-phase electrical linkage SF6circuit breakers which are produced by the Siemens high voltage switch Co. Ltd. in Hangzhou. The breaker’s functions and application after transformation are described in detail from four kinds of circuit breaker, i.e.,the main transformer circuit breaker, the line circuit breaker, the contact circuit breaker and start / spare transformer circuit breaker. Finally, the discovery and the existing problems in the reform and operation are explained briefly. And some matters needing attention in the future are put forward in the operation and maintenance. The SF6circuit breakers are running well in field.

Keywords：SF6circuit breaker; Siemens; three-phase mechanical linkage; three-phase electric linkage

0引言

广州珠江电厂220 kV升压站SF6断路器为瑞士ABB公司ELFSP4-1型产品，从安装投运至今已运行二十年，已达到该设备使用寿命年限的要求，超过了ABB公司对该设备的保障安全年限，且断路器存在合分闸线圈老化、微水试验不合格、SF6气体泄漏[1]、液压储能机构频繁打压[2～7]等现象。为保证系统电网稳定和广州珠江电厂220 kV升压站设备运行安全，需要对该SF6断路器进行换型改造[8～12]。

1断路器功能和现场使用

新改造断路器均为西门子高压开关有限公司(杭州)生产，采用户外、防污型、弹簧操动机构。其中1号～4号机组主变出口断路器(2201，2202，2203，2204)为三相机械联动3AP1 FG-252 kV型，共4组。线路出口断路器(2310，2713，4236)、分段断路器(2015，2026)，母联断路器(2012，2056)及启动/备用变出口断路器(2211，2212)为三相电气联动3AP1 FI-252kV 型，共9组。控制柜、机构箱更换配套，装置功能不变。新旧开关额定负载电流均为4 000 A，额定开断电流50 kA。

三相电气联动断路器本体、控制箱在原断路器、控制箱的安装基础上进行改造安装，相间距离保持原距离不变(4 m)。另由于断路器型号改变，就地控制箱至断路器机构箱之间的控制电缆需重新敷设。三相机械联动断路器则重新制作断路器安装基础及支架，相间距离由原来4 m改造为3.5 m，断路器就地控制箱则安装在断路器B、C相之间。由于控制箱位置改变，原箱内的控制、动力电缆长度不足要求，则将原控制箱作为转接箱，重新敷设电缆至新控制箱。

新旧断路器一次外观图分别如图1、图2所示。断路器改造后，由于新、旧断路器高度的不同，原断路器与电流互感器、刀闸之间的连接管母及固定金具相应更换，新管母及固定金具的型号参数与旧管母相同。

图1　改造前SF6断路器

为了更清晰地描述断路器改造前后状况，下面就机组主变出口断路器、线路出口断路器、母联分段断路器和启动/备用变出口断路器改造情况分别进行叙述。

图2　改造后SF6断路器

1.1　机组主变出口断路器

1号～4号机组主变出口断路器(2201，2202，2203，2204)由分相电气联动改为机械联动方式；断路操动机械由原液压弹簧储能方式改为电机弹簧储能方式；分相机械箱改为集中操作机构箱，并通过相间传动连杆实现机械联动分、合闸操作。机构箱内装有六氟化硫压力表供巡检、监察用，在环境温度20℃条件下，标准压力为6bar；压力指示为5.2bar 时，达到SF6泄漏报警压力，发光字牌“SF6气压低报警”信号；压力指示为5.0bar 时，达到SF6泄漏闭锁压力，发光字牌“SF6总闭锁”信号，闭锁开关合闸和分闸操作。断路器报警光字牌原为“操作压力低闭锁跳闸”、“操作压力低闭锁合闸”、“A相需补充SF6”、“B相需补充SF6”、“C相需补充SF6”、“SF6压力太低”、“马达长时间运转”、“加热回路空气开关跳闸”、“马达回路空气开关跳闸”、“非全相报警”等10个，现改为“SF6气压低报警”、“机械合闸闭锁”、“马达长时间运转”、“SF6总闭锁”、“马达、照明加热回路失电”和“就地操作”等6个。

断路器控制柜加热照明交流电源回路、马达直流电源回路由环网形式改为辐射供电方式，其电源分别取自220 kV 升压站新安装的交、直流电源自动切换分配箱。保护定值不变，运行操作方式不变。

新改造断路器一次外观图和内部控制回路图分别如图3和图4所示。

图3　改造后三相机械联动式SF6断路器

图4　三相机械联动式断路器内部控制图

1.2　线路出口断路器

线路出口断路器(2310，2713，4236)三相电气联动方式不变，断路操动机械由原液压弹簧储能方式改为电机弹簧储能方式。机构箱内装有六氟化硫压力表，其功能和作用与三相机械联动式断路器一致。断路器报警光字牌与三相机械联动式断路器光字牌一致，并增加“非全相”光字牌。

断路器控制柜加热照明交流电源回路、马达直流电源回路由环网形式改为辐射供电方式，其电源分别取自220 kV 升压站新安装的交、直流电源自动切换分配箱。保护定值不变,运行操作方式不变。

线路出口断路器必须具备重合闸功能，当压力降到5.0 bar时，光字牌发“SF6总闭锁”信号，闭锁断路器合分闸，同时压力低闭锁重合闸接点(057和059)引至断路器保护装置的操作箱以闭锁该断路器重合闸。

新改造断路器内部控制回路图如图5所示。

图5　三相机械联动式断路器内部控制图

1.3　母联断路器和分段断路器

母联断路器(2012、2056)和分段断路器(2015、2026)三相电气联动方式不变，断路操动机械由原液压弹簧储能方式改为电机弹簧储能方式。内部结构、光字报警和加热照明及马达交直流电源回路变更与线路出口断路器同。保护定值不变，运行操作方式不变。

母联、分段4个断路器控制电源原来为环网式，共两路，互相不独立，不能满足南网2007年版反事故措施要求。现改为辐射式，每个断路器分别从网控继保室直流段取两路电源作为该断路器的控制电源，原环网式接线拆除和取消。

1.4　启动/备用变出口断路器

启动/备用变出口断路器(2211、2212)三相电气联动方式不变，断路操动机械由原液压弹簧储能方式改为电机弹簧储能方式。内部结构、光字报警和加热照明及马达交直流电源回路变更与线路出口断路器同。保护定值不变，运行操作方式不变。

2断路器的改造

(1)控制箱内端子排接线端子号没有采用对端标号，查线困难。该问题经与厂家沟通后，后续控制箱端子号已采用对端标号。且三相电气联动式断路器控制箱去机构箱控制电缆两端端头未封闭，外观不佳，如图6所示。

(2)三相电气联动式断路器内辅助接点不按顺序排列，跨接线较多，接线和查线困难，且辅助接点较多引入母差保护装置、安稳装置、RTU及断路器和刀闸操作控制回路等重要设备，非常重要，一旦接线松脱或短路，轻则发光字报警，严重情况将导致母差、安稳等保护设备误动或拒动，不利于所接辅助接点设备安全稳定运行。

图6　三相电气联动式断路器控制箱加热器布置图

(3)三相电气联动式断路器控制箱内信号端子和辅助接点端子采用双层端子排，因信号端子需要并接线较多，接线和查线都比较困难。辅助接点较多如主变出口断路器和母联、分段断路器等，接线和查线也会很困难。

(4)三相电气联动式断路器控制箱内防凝露加热器布局不合理，加热器上端是马达、加热器的空气开关和其他接线端子，下端是去断路器机构箱的控制电缆，距离较近，如图6所示。且机构箱内加热器布置也不合理，靠外侧加热器距离辅助接点连线非常近，最近约2 cm，如图7所示。虽然厂家表示加热器功率较小(约30 W)，不会影响附件设备和线路，但加热器常年累月一直运行，附件设备因高温会加速老化干裂。

(5)三相电气联动式断路器控制箱去断路器机构箱控制电缆不带钢铠保护，拉伸时碰上金属等硬物锋利部分极易割伤受损。2014年5月30日，网控值班室三次出现“直流系统接地”光字报警，现场检查发现母联2056断路器从开关B相机构箱至控制箱的S32LB电缆部分芯线有割伤破损，且由于天气下雨被浸泡水中导致2056开关控制回路二跳电源正极接地。该控制电缆受损情况分别如图8和图9所示。

图7　三相电气联动式断路器机构箱加热器布置图

图8　控制电缆割伤受损图

图9　控制电缆端部受损图

3结论

广州珠江电厂220 kV升压站13组断路器已全部改造完成，目前断路器运行稳定，状况良好，未出现开关偷跳、开关拒动、机械连杆断裂[13～15]及SF6气体泄漏等异常情况。在以后运行维护中，需加强对控制箱防凝露加热器部分和控制箱至机构箱控制电缆的检查和维护，避免加热器附件接线端子老化和电缆浸泡受损现象的发生。同时需要加强对断路器机构箱内部接线端子(三相机械联动型断路器)和插针式端子(三相机械联动型和三相电气联动型断路器)的检查和紧固，避免在断路器合分闸过程中振动导致端子松脱。

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