關于一起500 kV斷路器“低油壓閉鎖重合閘”報警產生的原因分析

姜 少 斌，　趙 巧 洪，　葉　輝

(二灘水力發電廠，四川 攀枝花　617000)

關于一起500 kV斷路器“低油壓閉鎖重合閘”報警產生的原因分析

姜 少 斌，趙 巧 洪，葉輝

(二灘水力發電廠，四川 攀枝花617000)

摘要：根據某500 kV斷路器在運行過程中正常分、合該斷路器后監控系統發出該斷路器一系列報警的案例，簡述了異常現象并結合該斷路器的機械工作原理和保護動作原理，分析了該異常產生的原因，可為500 kV斷路器同類事件的分析提供參考。

關鍵詞：500 kV斷路器；報警；分析

1概述

該500 kV斷路器為某斷路器廠生產的ELK-SP3型SF6氣體絕緣臥式雙斷口斷路器，采用ABB公司生產的HMB-8型液壓彈簧操作機構，該操作機構既可單相獨立操作，也可進行三相聯動操作。該HMB-8液壓彈簧操作機構儲能單元包括油泵電機、油泵、凸板、安全閥、壓力釋放閥、逆止閥、過濾器、分閘一級閥、合閘一級閥、二級閥、輔助斷路器等元件。

在油泵把油從低壓油區打到高壓區的同時，高壓油會壓縮碟形彈簧組。凸板根據碟形彈簧組的位置控制油泵電機的啟動與停止并監控碟簧的壓縮狀態、控制斷路器的操作順序。如果在故障情況下油壓上升超過允許值，安全閥將釋放油壓，使高壓油流回低壓油箱。壓力釋放閥的作用是降低高壓油路中的油壓，它能將高、低壓油區相連通(逆時針慢速轉動壓力釋放閥螺釘使碟簧能量釋放)。一級閥將電信號轉化為油壓信號，控制操動機構動作。在一級閥啟動后，一級閥內的電磁銜鐵由內部彈簧返回原位置，二級閥使液壓油流入或流出工作缸從而實現分、合閘。

2異常現象的產生過程

在某500 kV斷路器運行過程中，當正常操作分、合該斷路器后，監控系統發出該斷路器“重合閘低油壓報警動作、重合閘低油壓閉鎖動作、儲能電機啟動報警動作”信號，約258 ms后報出“斷路器壓力降低禁止重合閘”信號，在斷路器儲能電現地檢查該斷路器液壓操作機構處于合閘狀態下。之后，又分別對該斷路器的三相液壓油位進行了分、合閘時的檢查。A、B、C三相在分閘狀態下的液壓油位如圖1所示，A、B、C三相在合閘狀態下的液壓油位如圖2所示。

機啟動運行約17 s后，以上信號均復歸。

圖1　A、B、C三相在分閘狀態下的液壓油位圖

3該500 kV斷路器報警產生的原因分析

3.1斷路器液壓油位分析

HMB-8型液壓操作機構對儲油器中的油位有以下規定：當液壓操作機構在儲能完成后的分閘狀態下，油標中的油位不能超過可視油位中線；當液壓操作機構在儲能完成后的合閘狀態下，油標中的油位不低于可視油位。

圖2　A、B、C三相在合閘狀態下的液壓油位圖

對圖1、2液位進行分析得知，液壓操作機構的液壓油位均在合格范圍內，說明開關機構內部有足夠的液壓油來完成斷路器的分合閘，故可排除“低油壓閉鎖重合閘”是因液壓油不足而造成的。

3.2斷路器碟簧位置壓縮量分析

該500 kV斷路器的油泵啟停、重合閘的閉鎖和報警、斷路器分合閘閉鎖和報警都是通過碟簧的壓縮量進行控制的。表1為該斷路器碟簧壓縮量整定值。

從碟簧壓縮量整定值表可以看出，斷路器在額定壓力時，碟簧的壓縮量為83.5 mm±1 mm，斷路器合閘一次，碟簧的釋放量為9 mm；分閘一次，碟簧的釋放量為25 mm；達到重合閘閉鎖壓力時，碟簧的壓縮量為77.5 mm±1 mm；達到泵啟動壓力時，碟簧的壓縮量為81.5 mm±1 mm。

當斷路器合閘時，碟簧的壓縮量從83.5 mm±1 mm降為74.5 mm±1；分閘時，碟簧的壓縮量從83.5±1 mm降為58.5±1 mm，所以，當正常分、合斷路器時，碟簧的壓縮量均達到了操作機構

表1　斷路器碟簧壓縮量整定值表

重合閘壓力閉鎖值和泵的啟動壓力值，即該斷路器在分合閘后壓力確實有所降低，達到了 “低油壓閉鎖重合閘”報警值，所以監控系統報“低油壓閉鎖重合閘”等報警信號是正常的。同時，根據油泵電機動作次數(如表2所示)可以看出，斷路器在分合閘后，儲能電機的確均啟動運行并打壓。

表2　操作機構油泵電機動作次數統計表

由以上分析得知，該500 kV斷路器在正常分合閘操作后，監控系統報出的“重合閘低油壓閉鎖”報警信號和油泵電機啟動均是因為操作時斷路器操作機構內部液壓油壓力瞬時降低引起的。

3.3500 kV斷路器保護原理分析

該500 kV斷路器匯控柜原理見圖3，該500 kV斷路器保護原理見圖4。

圖3　500 kV斷路器匯控柜重合閘低油壓報警、閉鎖回路圖

圖4　500 kV斷路器保護重合閘閉鎖回路圖

對圖3與圖4進行分析得知，正常運行時，500 kV斷路器用于重合閘低油壓報警的儲能電機行程斷路器常閉輔助接點S1ABC(41、42)處于斷開狀態，重合閘低油壓報警繼電器CBJ處于失磁狀態；用于重合閘低油壓閉鎖的輔助接點S1ABC(43、44)處于閉合狀態，斷路器重合閘閉鎖繼電器CYJ處于勵磁狀態(圖3)，此時，其開出至500 kV斷路器操作箱的常閉接點CYJ(21、22)斷開，壓力降低，禁止重合閘繼電器2YJJ勵磁，其開入保護裝置的常閉接點斷開，不會閉鎖重合閘(圖4)。若斷路器A、B、C三相中任意一相的油壓降低到重合閘低油壓報警值時，儲能電機行程斷路器的常閉輔助接點S1ABC(41、42)將閉合，重合閘低油壓報警繼電器CBJ將勵磁并通過其輔助接點向監控系統發報警信號(圖3)，同時，儲能電機啟動運行開始打壓直至恢復正常值。

若斷路器A、B、C三相中任一相的油壓降低到重合閘低油壓閉鎖值時，儲能電機行程斷路器的常開輔助接點S1ABC(43、44)將斷開，重合閘閉鎖繼電器CYJ將失磁，CYJ(21、22)閉合，2YJJ失磁，其常閉輔助接點閉合，將會閉鎖斷路器保護的重合閘功能，監控系統發報警信號，同時，儲能電機啟動運行開始打壓直至恢復正常值。

根據500 kV線路斷路器分合閘時幾乎同時出現“壓力降低禁止重合閘報警、重合閘閉鎖、儲能電機啟動”信號，且在儲能電機運行一段時間后報警信號復歸的現象，可以排除回路問題。因為若回路中儲能電機行程斷路器輔助接點在斷路器分合閘時因振動而同時導致其處于閉合狀態的接點S1ABC(43、44)斷開、處于斷開狀態的接點S1ABC(41、42)閉合，這種可能性是幾乎不存在的；既使存在這種可能性，則報警信號應瞬時復歸，而不會出現儲能電機運行一段時間后才復歸的現象，從而說明500 kV線路斷路器在分合閘后壓力確實有所降低。

當保護裝置判斷單相接地故障發單跳命令的同時也會發啟動重合閘命令，即在斷路器真正跳閘之前，重合閘功能就已經啟動，而壓力降低禁止重合閘現象是在斷路器分閘后才出現的，故重合閘啟動后不再理會收到的壓力降低閉鎖重合閘命令，斷路器重合閘會繼續動作并合上斷路器。

為進一步驗證分析結果，現場保護人員在該500 kV斷路器檢修時也進行了該斷路器重合閘動作試驗，模擬線路保護單相跳閘，該500 kV斷路器單相跳閘后重合閘正確動作，結果正常。

在對以上三方面因素進行分析后得知：該500 kV斷路器在正常分合閘操作后，監控系統先后報出的“重合閘低油壓報警動作、重合閘低油壓閉鎖動作、儲能電機啟動報警動作、開關壓力降低禁止重合閘”等信號并非因斷路器液壓油不足而導致報警，也不是監控系統的誤報警，它是屬于該斷路器正常操作時因斷路器內部操作機構液壓油壓力瞬時降低而導致的異常報警，但其不會影響斷路器重合閘的正確動作。

4結語

500 kV斷路器自動重合閘是電網安全穩定和經濟運行的重要保障，可以極大地提高供電的可靠性，減少線路的停電次數，同時，亦可以大大提高電力系統并列運行的穩定性。筆者針對某500 kV斷路器在重合閘過程中發出報警的事例，簡述了事件的報警現象，結合該500 kV斷路器的機械工作原理和保護動作原理，分析了異常報警產生的原因，對異常現象做出了較為詳盡地解釋，可為500 kV斷路器的同類異常現象分析提供參考。

參考文獻：

[1]郭永基. 電力系統可靠性原理和應用[M]. 北京：清華大學出版社,2011.

[2]Prabha kundur. 電力系統穩定與控制[M]. 北京：中國電力出版社,2002.

姜少斌(1988-)，男，陜西咸陽人，助理工程師，學士，從事水電廠電氣一次設備檢修維護工作；

趙巧洪(1974-)，女，內蒙古烏拉特前旗人，高級工程師，學士，從事水電廠電氣一次設備檢修維護工作；

葉輝(1988-)，男，四川攀枝花人，工程師，學士，從事水電廠電氣一次設備檢修維護工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2014-12-12

文章編號:1001-2184(2015)02-0099-04

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV737;TV738

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