关于淮南田家庵发电厂220kV开关站断路器改造

葛彩侠

摘 要：本文针对淮南田家庵发电厂在对于电厂系统的220kV开关站GIS设备特点详尽了解的基础之上，充分分析本系统所应用的SF6断路器技术性能，探讨了电力系统开关站断路器改造方案，取得良好的运行效果，具有一定的工程实践指导意义。

关键词：220kV开关站；SF6断路器；GIS设备

淮南田家庵发电厂共6台机组，六条出线。现1、2、3、4号机已停役。服役的5、6号机采用单元化发电机—变压器组合的主接线方式，电气主接线采用双母带旁路接线，5、6号机组均采用带厂用电的方式，发变组出口变压器为升压变压器，经发变组出口开关送电至220KV母线。随着科学的发展，220kV开关站技改势在必行。

1 220kV开关站GIS设备特点

淮南田家庵发电厂采用单元化发电机—变压器组合的主接线方式，电气主接线运用单联双母式接线，电厂内GIS开关站设置主变进线、母线TV、母线联络以及出线间隔总计16处，并配置气室69处，运用弹簧合闸、气动分闸等方式对于断路器进行实时响应操控，同时设置配有空压机及附属管路的空气压缩系统与分相断路器弹簧控制机构相匹配；

基于对电厂内220kV开关站设备设计特性的分析，该开关站在实际运行中存在着一系列问题，首先是由于设计启停与信号处理共用一路操作电源导致的倒母线操作失灵，无法执行正常倒闸操作；其次，由于隔离与接地开关同时共用一路操作电源，信号的干扰易引起误操作事故；另外，站内直流系统供电方式采用双路环网，易造成事故的影响性传播，导致直流系统环网事故。

GIS设备较于传统开关站具有以下优势，因而GIS设备具有良好发展前景：

（1）设备体积小，能大幅度减少土地占用面积，在土地资源日益昂贵的今天，其优势几乎是不可逆转的；

（2）GIS的导体不外露，整合程度高，电压等级变化对于运行检修的安全距离相对于敞开的配电设备具有明显优势的；

（3）实际施工过程，GIS设备安装简便，施工效率高等。

2 SF6断路器技术性能分析

系统中断路器的应用为立柱结构SF6单断口形式，ELFSP4-1、LW15-220以及KW5-220G 3种规格，其技术参数见下表所示，

技术参数 断路器型号

ELFSP4-1 LW15-220 KW5-220G

额定电流A 4000 3150 2500

额定电压kV 220 220 220

最大工作电压kV 252 252 252

操作机构类型 液压弹簧 气压弹簧 气压

操作机构型号 AHMA-4 CQA-1 -

合闸时间ms <60 <100 <150

全开断时间ms <50 <50 -

SF6额定电压MPa 0.7（abs） 0.6 2.5

预警压力MPa 0.62（abs） 0.55（0.33波动） -

2.1 灭弧室

高压断路器在分闸时，由于触头从接触到分开的过程中，两个触头间的间隙从小到大，在高电压的作用下，间隙的绝缘介质会被电离击穿，形成电弧，电弧形成后，产生的热量会进一步加剧介质电离，扩大电弧，使断路器无法断开电路，也易造成人员受伤，为了阻止这一过程，在设计断路器的时候，把两个触头装在一个灭弧室内，最大限度地降低分闸时的电弧，在最短的时间断开电路。

2.2 操作机构

对于LW15-220型断路器所用的CQA-1操作机构，空气压缩产生的压力控制分闸动作进行，而在分闸操作过程中利用弹簧储能来完成合闸操作，结构上分为分闸及合闸两大系统，构造简单，需定期除污；AHMA-4操作机构储能机构为蝶型弹簧，利用液压油的推动作用完成分、合闸动作，结构上具有整体性、封闭性特性。

2.3 SF6气体密度继电器

SF6气体密度继电器为系统中关键性控制保护元器件，是带有温度补偿的压力监视，通过传感以及电气控制两大部件的连锁作用实时监测系统中SF6气体介质的浓度，保障断路器的绝缘性能，当监测密度下降时，产生断路器闭锁动作，避免事故的发生，可有效促进系统可靠性、经济性的提升。

3 开关站断路器改造与运行效果

淮南田家庵发电厂对于厂内原始的220kV开关站KW5型断路器实现了设备改造，通过ELFSP4-1、LW15-220以及KW5-220G 3种规格的断路器的引入，陆续提升了站内控制技术水平。

实际运行过程中，新型断路器具有良好的稳定运行性能，能够有效地提升电厂供配电管网的正常运行，但由于其自身设计的局限性，运行中仍暴漏出一定的缺陷：首先是与断路器配备的空气压缩系统中压缩机性能问题导致运行时喷油故障，造成系统中设备油污严重，加重日常维护负担，且易引发烧毁事故；其次，在断路器运行过程中，空气压缩系统中由于来自空压机中的工质压缩后存于儲气罐，代入大量油等杂质，因此增加系统排污工作量；再次，SF6断路器由于需布置复杂接头链接气管，增加了气体工质的泄露机率，不论是对于系统的稳定运行以及对于周围环境都产生不良影响。上述系统中暴露出的问题是在实际工程实践中存在的，后期的发展方向是针对存在的问题进行系统化分析，通过不断的实验测试不断优化淮南田家庵发电厂220kV开关站断路器系统，致力于总体电力供应系统性能的提升。

参考文献

[1]王忠仁，王君凤.万家寨水电站220 kV GIS开关站的设计[J].水利水电工程设计，1999，（1）：18-20.

[2]石月春，唐新文，徐力明，等.电厂220 kV断路器内部电腐蚀问题的分析及处理[J].高压电器，2006，42（1）：79-80.