500 kV断路器重合后分闸时间长原因分析及其对策

张德宏，王国悦，母宏伟

（神华国能神头第二发电厂，山西 朔州 036018）

500 kV断路器重合后分闸时间长原因分析及其对策

张德宏，王国悦，母宏伟

（神华国能神头第二发电厂，山西 朔州 036018）

针对500 kV站发生的一起线路单相永久性故障，根据保护录波图，分析断路器动作行为不正常，结合断路器液压机构分闸操作原理以及现场断路器开合特性试验数据等方面进行分析，查找出原因并制定了应对措施。

液压机构；节流孔；开合特性试验

0 引言

当线路出现单相故障，继电保护使断路器跳闸后，自动重合闸装置经延时动作使断路器重新合上。大多数情况下，线路故障（如雷击、风害等）是暂时性的，断路器跳闸后，线路的绝缘性能可以得到恢复，再次重合能成功，就提高了电力系统供电的可靠性。少数情况属永久性故障，自动重合闸装置动作后，靠继电保护动作加速跳开，查明原因，予以消除再送电。然而，该断路器在重合闸后分闸,出现了其中一相分闸时间超长的不正常现象。这一现象极易造成断路器分闸不同期、慢分闸等恶性故障发生。

1 故障情况介绍

500 kV系统为3/2接线方式，4个完整串和4个不完整串构成，接入8条线路和4台机组，有SF6断路器共计20台，断路器液压机构为LW10B-550/CYT型，2012年出厂产品。2014年7 月11日18时55分，某线路发生B相接地，两套主保护正确动作，两开关B相跳闸，中开关先重合，重合于故障后两套主保护动作加速跳开两开关三相。此次故障，本侧保护动作全部正确，但通过录波分析发现，中开关B相断路器在“分—合—分”过程中第一次跳闸后“合—分”阶段用时141ms，时间偏长于其他两相，属不正常现象。

2 故障情况分析

2.1 断路器不正常现象初步分析

2.1.1 故障时原始录波数据资料

故障录波器捕获到的电压、电流波形如图1所示。

经分析研究，从图1中可发现，B相电流未及时切除，故障录波图显示切除故障时间比A、C相延长了约141ms；直接原因是中开关B相断路器在“分—合—分”重合闸过程中“合—分”阶段用时过长。由于中开关B相断路器重合于永久性故障，每套保护出口为同一继电器加速三跳，两套主保护同时出口，故排除保护装置引起B相分闸比其他两相分闸慢。

图1 B相重合前后电压、电流波形

2.1.2 断路器技术参数及分闸操作过程原理

断路器技术参数如下。

设备型号：LW10B－550/CYT（SF6断路器）

额定操作顺序：分—0.3 s—合分—180 s—合分

断路器合—分时间：55±5ms

分闸电磁铁接受命令后，打开分闸一级阀的阀口，分闸放大阀阀杆右端的高压油通过分闸一级阀泄放到油箱，此时高压油经φ0.8 mm节流孔来不及补充。分闸放大阀右端失压后，在左端高压油的作用下向右运动，打开阀口，主阀的右端的高压油被泄放进油箱，由于此时主阀只有左端受高压油作用，使得主阀阀杆向右运动，封住合闸阀口，打开分闸阀口。工作缸下部原有的高压油与低压油连通，压力降为0。这样，工作缸活塞在上部高压作用下向下运动，实现分闸。工作缸活塞下部压力降为0的同时，信号缸活塞左端压力也降为0，活塞在右端常高压推动下向左运动，带动辅助开关转换，切断分闸命令，合闸回路接通。主控室内的分闸指示信号接通。分闸电磁铁断电后，分闸一级阀阀杆在复位弹簧的作用下复位，阀口关闭，此时分闸一级阀的高压端和分闸放大阀的右端，在与高压油相连的φ0.8mm节流孔持续不断的高压油补充下，重新建立起高压，分闸放大阀在右高压的作用下向左运动，复位封住阀口。控制阀主阀阀杆右端通过主阀阀杆上φ0.8mm节流孔与代压边通，保持此端为低压状态，进而使主阀杆在左端高压的作用下封住合闸阀口，确保主阀处在分闸位置。其中多次提到φ0.8mm节流孔，由于液压机构采用信号缸作为辅助开关的信号转换驱动元件，辅助开关是由信号缸带动实现转换的，而信号缸转换的快慢可以通过节流孔的调整实施控制，因此断路器的合—分时间可以进行调节。

2.1.3 第二次分闸时间延长的原因

a）线路B相接地产生的故障电流较大，若断路器灭弧室内SF6气体灭弧压力建立时间较长，导致第二次分闸时间长。

b） 由于断路器的操作机构采用的是液压机构，液压油压力降低也可引起分闸时间长。

c）断路器液压机构回油油路不畅，引起断路器第二次分闸时间延长。

2.2 进一步原因排查

对于以上可能的原因，第一种可能性不大且现场不具备观测条件，可排除；对于第二种原因的可能性，将现场断路器B相液压机构的参数与A、C相进行对比，液压操作机构液压油压力约为32.8MPa，属正常范围，而且通过对故障录波数据进行分析比较，发现B相断路器在“单次分闸”时，与A、C两相比并无异常，故第二种原因也可排除；因此，断路器出现的重合后分闸时间不正常现象基本可断定为液压机构回油油路不畅所致。

2.3 原因的确认及处理

为了进行更专业和更科学地验证，7月17日在中开关退出运行并做好安全措施后，准备使用DTF-2228断路器特性综合分析仪对A、B、C三相断路器进行开合特性试验。试验时采用“分闸，300ms后合闸，20ms后分闸”的动作顺序。

试验前，对断路器A、B、C三相液压机构进行了查看，发现信号缸外侧面定径孔顶丝杆螺栓，外露丝扣数量有差别，经仔细查看，B相外露丝扣明显少于其他2相，为了进行比较将未进行调整之前A、B、C三相断路器的合分时间特性进行了记录，如表1所示。可以发现，按以上动作顺序，A、B、C三相第二次分闸时间分别约为55.6ms，171.6ms，55.8 ms。相比之下，B相存在明显延迟。

表1 未进行调整之前A、B、C三相断路器的合、分时间特性m s

经分析研究，由于其液压机构中信号缸的节流孔径偏小，在“分—合—分”中短暂的“合—分”阶段液压油回油量不足导致回油量恢复不正常。

对B相断路器液压操作机构信号缸外侧面定径孔螺杆进行逆时针旋出，外露扣数与其他2相相近，即增大了B相节流孔径后（相当于对信号缸的节流孔径进行了调节），再按同样的顺序做试验，对A、B、C三相断路器的合、分时间特性进行了记录，如表2所示，此时A、B、C三相第二次分闸时间分别约为55.1ms，54.5ms，54.4ms。三相偏差处于正常范围，B相断路器合—分时间慢不正常现象消失。

表2 调整B相断路器液压定径孔后的A、B、C三相断路器的合、分时间特性ms

3 应对措施

对其余断路器液压机构信号缸外侧定径孔调节螺杆丝扣外露尺寸进行对比检查，发现同一开关三相该部件尺寸差别较大时，应优先安排停电,试验、调整。

在今后的断路器定期维护试验工作中，断路器动特性试验项目增加断路器“分—合—分”时间测试。

4 结束语

长期以来，在断路器定期维护试验、新安装断路器及液压机构后，按《电力设备交接预防性试验规程》要求进行液压机构压查渗漏、压力组件微动开关动作值调整、动特性试验：包括分合闸时间、三相同期、断口间同期、动作电压等，各项指标均在正常范围内，方可投运。在今后的维护工作中，只要有停电检修机会，其余19台断路器定期维护试验项目，有必要增加合—分测试项目，发现问题及时调整。这虽是一起意外事件但为日后促进维护工作人员积极专研、学习设备结构、性能、掌握专业技能、拓宽设备维护面、更进一步提高设备安全、可靠运行水平，有着深远意义。

Reason Analysis of Low Opening Speed of 500 kV Breaker and Its Countermeasures

ZHANG Dehong,WANG Guoyue,MU Hongwei

（Shenhua Guoneng Shentou No.2 Power Plant,Shuozhou,Shanxi 036018,China)

A single phase permanent fault occurred in a 500 kV station was analyzed. The breaker was found to be abnormal with the help of recorded diagram. Combined with the switching principle of the hydraulic mechanism of breaker and the data of breaker switching test, the fault causes were identified and countermeasures were proposed.

hydraulic mechanism; orifice; switching test

TM561

B

1671-0320（2016）01-0032-03

2015-11-19，

2015-11-23

张德宏（1965），男，山西大同人，1998年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事变电检修工作；

王国悦（1969），男，山西朔州人，2001年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事变电检修工作；

母宏伟（1972），男，河南宝丰人，2001年毕业于大同电力技工学校电力系统及其自动化专业，技师，从事变电检修工作。