高压断路器分闸控制回路的改进方案

2019-04-10马小军邵永浩

科学与技术 2019年7期

马小军邵永浩

摘要：本文通过分析现有电力系统中断路器分闸控制回路存在的不足，即在低气压后不能自动断开断路器，一旦气压降到闭锁值，则需运维人员通过相应方法隔离故障点。本文通过在现有断路器分闸控制回路中增加一逻辑回路的方式，使得断路器在气压低至设定值后即时跳闸，提高了电力系统运行的安全性和可考性，减少了运维人员的工作量。

关键词：电力系统;断路器;控制回路;压力闭锁;改进

引言

在电力系统中，高压是指交流系统中大于1000V的电压等级，高压断路器作为一种开断负荷电流和切断短路电流的元件在电力系统中起着十分重要的作用，而SF₆斷路器更以其灭弧性能强等特点应用相当普遍。SF₆断路器的应用大大提高了电力系统的供电可靠性和安全性，而断路器灭弧介质的压力则成为制约断路器能否正常工作的主要原因之一。如灭弧介质压力不足，降低到一定程度会导致断路器无法切断故障电流，甚至是负荷电流，从而发生着火、爆炸等事故，这不仅危及设备安全运行、影响电网可靠供电，对人身安全更是莫大的威胁。

1 断路器分闸回路及SF₆压力闭锁处理办法

断路器分闸分为保护跳闸和人工操作分闸两类，人工操作分闸又可分为后台遥控分闸、调度人员遥控分闸和就地分闸三种方式，不论以哪种方式分闸，最终均要经过断路器分闸控制回路。图1为断路器分闸控制回路原理图，远方/就地切换把手HK1可以实现遥控和就地操作，运行中的断路器该把手一般均在远方位置;CKA（B/C）为反映断路器储能情况的常开或常闭节点，运行中的断路器常开、常闭节点均位于闭合状态;DLA（B/C）为断路器辅助触点，运行中的断路器该触点位于闭合状态;YA（B/C）为断路器分闸线圈，运行中的断路器该线圈处于未励磁状态;2ZJA（B/C）为SF₆气体压力常闭节点，运行中的断路器该节点处于闭合状态。

断路器合闸运行中，最容易出现故障的是储能不足和SF₆压力降低。当断路器储能下降时，会依次闭锁断路器重合闸、合闸、分闸功能，因信号节点较多，调度人员或运维人员能较及时发现储能不足的问题，尽早处理，且断路器的储能回路的故障排查是运维人员应具备的基本技能之一，及时查找并处理好的概率较大，而储能电机出现故障的几率很小，运维人员也能根据现场实际情况判断是否需要申请停电。

而断路器SF₆气体压力降低则是一个非常棘手的问题，上送的监控信号只有压力报警和闭锁两个信号，压力闭锁节点直接串联在断路器的分闸与合闸控制回路中，当压力下降至闭锁值以下时，断路器将不能进行任何电动操作，且该故障一般均为断路器罐体或表计破损泄露所致，运维人员无法处理，需专业人员到站（厂）使用专用器具检查泄露点并补气。根据实际运行经验，断路器压力泄露一般发生在天气较为严寒的秋冬季节，夜晚发生频率更高，且目前大部分二类及以下等级的变电站均为无人值守变电站，与运维站距离较远。当出现SF₆压力低告警时，在监控人员监盘有效的情况下通知运维人员，运维人员再坐车前往检查、判断，如气体泄漏较慢或在工作人员来得及补气的情况下可以立即申请补气，否则，必须在压力泄露至闭锁值之前迅速将该故障断路器隔离。

隔离故障的措施也因母线接线方式的不同而不同，对于3/2接线的中断路器，需断开其两侧边断路器和两条出线对侧断路器;对于3/2接线的边断路器，需断开与其相连的中断路器和母线侧所有断路器以及线路对侧断路器;对于双母线接线形式，则需将该故障断路器所在母线的负荷倒至另一母线、断开线路对侧断路器，再拉开故障断路器两侧隔离开关。上述操作十分复杂、费时，难以保证在隔离故障期间该断路器所在线路发生短路，造成断路器爆炸，酿成事故。

2 高压断路器分闸控制回路的改进方案

2.1 改进高压断路器分闸控制回路的元件说明

基于以上诸多弊端，本文设计了一种能在断路器SF₆气体压力降低到报警值以下且稍高于闭锁值时自动断开断路器的分闸原理图，如图2，虚线框内为主要改进回路部分，回路正负电源与断路器三相不一致保护共用同一电源;LP为压板，可以选择投入或退出，退出时不具备低气压自动跳闸功能;SB为常闭复归按钮;MK1为SF₆气体压力告警常开节点，MK^*₁为新增的使断路器自动跳闸的常开节点（该节点取自SF₆密度继电器备用/新增节点），气体压力正常时，两对节点均位于断开状态;ZJ为中间继电器，其辅助触点ZJA（B/C）为常开节点;BCJ为电压型继电器，其辅助触点BCJA（B/C）为常开节点。

2.2 改进高压断路器分闸控制回路的动作原理

当LP压板投入时，该控制回路有效，在断路器SF₆压力正常时，MK1和MK^*₁节点处于断开位置，ZJ继电器不励磁，ZJA（B/C）节点位于断开状态，BCJ继电器不励磁，BCJA（B/C）位于常开状态，该改进回路无控制作用。

当断路器SF₆气体出现泄露时，一旦其压力降低至告警值时，MK1节点闭合，若压力进一步降低至断路器自动跳闸值，MK^*₁节点闭合，此时ZJ继电器励磁，ZJA（B/C）节点闭合，BCJ继电器励磁，BCJA（B/C）节点闭合，若压力还未降至闭锁值，则断路器分闸回路导通，实现断路器的自动分闸。因BCJ为电压型继电器，其励磁后无法失磁，故设计有复归按钮，只有运行人员现场复归后，才能使BCJ失磁。

2.3 高压断路器分闸控制回路的改进后的优点

改进后的断路器分闸控制回路具有以下优点：

1、新增控制回路投退灵活，有人值守或能及时补气的变电站可选择退出LP压板，以增强供电可靠性;

2、MK1与MK^*₁节点串联，可增强回路动作的可靠性，防止单节点粘连造成回路误动;

3、ZJA（B/C）节点并联后与BCJ继电器串联，能保证断路器任何一相压力降低均能使得三相及时跳闸;

4、BCJ选用电压型继电器，因其长时间励磁，使得BCJA（B/C）一直处于闭合位置，保证了断路器分闸回路长时间导通，有足够的时间跳闸;

5、因新增回路串接于原有断路器分闸控制回路中，因此当断路器大量漏气时，若ZJA（B/C）节点闭合后，断路器还未来得及动作其压力已经泄露至闭锁值，则2ZJA（B/C）节点打开，断路器分闸控制回路被断开，防止断路器爆炸;

6、该改进回路原理简单、实用，所需继电器和二次回路数量少，不产生寄生回路。

3 结语

本文通过设计一种高压断路器的改进回路，能较好地解决目前SF6断路器在实际运行中存在的危险运行方式，不但大量节省了运行人员的操作量，更保证了人身、电网、设备的安全，提高了用户的供电可靠性。

参考文献

[1]魏泉、成勇.浅析高压SF6断路器可靠性研究的特点和难点[J].高压电器.2013-11-16