斷路器SF6壓力低閉鎖回路的問題與優化建議

駱樹權

摘 要：文章對幾種常見的斷路器SF6壓力低閉鎖回路設計中存在的問題與不足進行簡要的分析，提出符合現場實際運行需求的優化改進措施，進一步提高壓力低閉鎖回路的可靠性。

關鍵詞：SF6；壓力低閉鎖回路；優化建議

中圖分類號：TM561 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0093-02

某供電局工作人員在220 kV線路定檢工作中進行斷路器本體回路檢查試驗時，發現斷路器SF6壓力低閉鎖功能失效，無法實現閉鎖分合閘。經檢查確認為閉鎖重動繼電器線圈燒壞不能勵磁，從而導致閉鎖回路無法正常啟動。現場翻查歷史運行記錄，該線路沒有發生過任何異常告警信號，因此無法得知該閉鎖重動繼電器何時故障。

目前，斷路器SF6壓力低閉鎖回路均由各自斷路器制造廠家自行設計，由于閉鎖方案的設計沒有統一標準，存在SF6壓力低閉鎖時未能可靠閉鎖分合閘回路，或者不能及時發出告警信號提醒運行人員，給電網運行帶來極大安全隱患。本文通過分析幾種常見SF6壓力低閉鎖回路設計中存在的問題與不足，進一步提出了優化改進措施。

1 斷路器SF6壓力低閉鎖回路設計現狀

1.1 單路重動繼電器實現分合閘閉鎖功能的設計回路

單路重動繼電器實現分合閘閉鎖功能的設計回路如圖1所示，當斷路器SF6氣體壓力低于額定值時，氣體密度監視繼電器63GBE接點閉合，一方面啟動63GE重動繼電器發出閉鎖信號，及時告知運行人員對異常斷路器采取防范措施；另一方面啟動63GE1X重動繼電器，該繼電器提供3個常閉接點分別串接在合閘、分閘1和分閘2回路上，實現同時閉鎖斷路器的整個分合閘回路。這種回路設計接線簡單，閉鎖功能易實現，但同時存在以下問題：①設備在正常運行時63GE1X及63GE繼電器長期不勵磁，回路中也沒有設計相應監視回路，當該回路或63GE1X繼電器存在異常時，在SF6壓力低的情況下整個操作回路都無法實現閉鎖；②閉鎖回路采用第一路操作電源作為工作電源，當SF6壓力低達到閉鎖值的同時第一路操作電源出現異常，將導致63GE1X繼電器無法正確動作，此時分閘2回路因沒有閉鎖仍能跳閘。

1.2 兩路獨立重動繼電器實現分合閘閉鎖功能的設計回路

兩路獨立重動繼電器實現分合閘閉鎖功能的設計回路如圖2所示，氣體密度監視繼電器63GLL提供兩個獨立常閉接點分別啟動63GLLX1和63GLLX2重動繼電器。其中63GLLX1繼電器提供兩個常閉接點分別串接在合閘和分閘1回路，一個常開接點接入發信回路，實現SF6壓力低閉鎖合閘及分閘1并告警功能；63GLLX2繼電器提供1個常閉接點串接在分閘2回路，一個常開接點接入發信回路，實現SF6壓力低閉鎖分閘2并告警功能。這種回路設計保證了閉鎖回路與相應操作回路選取同一路工作電源，實現兩路閉鎖回路相互獨立。由于63GLLX1和63GLLX2繼電器正常運行時長期不啟動，同樣沒有設計相應監視回路，當任一繼電器發生故障未能及時發現，使得無法可靠實現分合閘回路的完全閉鎖。

由于重動繼電器的接點數量配置問題，存在合閘與分閘回路共用同一接點的情況。如圖3所示，63GLX-1繼電器提供1個常閉接點串接在合閘和分閘1回路的公共部分上，實現合閘與分閘1的同時閉鎖。該種接線方式除了存在上述無法可靠實現分合閘回路的完全閉鎖情況外，還需考慮分合閘回路并接后該繼電器接點（31-32）的輸出容量能否滿足要求。

1.3 多路重動繼電器實現分合閘閉鎖功能的設計回路

多路重動繼電器實現分合閘閉鎖功能的設計回路如圖4所示，斷路器正常運行時，SF6氣體密度繼電器S4提供的兩組獨立接點21-23、31-33保持斷開。分析第一組閉鎖回路，閉鎖重動繼電器k5正常不動作，其常閉接點7-9一直保持導通使得中間繼電器K10長期勵磁動作，此時分別串接在合閘和分閘1回路中的K10繼電器兩個獨立常開接點保持接通，保證了合閘與分閘1回路能正常操作。當SF6壓力降低到閉鎖值時，S4密度繼電器21-23接點導通使K5重動繼電器動作斷開7-9接點，K10繼電器因工作電源消失而返回，其兩個常開接點斷開實現合閘與分閘1回路閉鎖，同時一組常閉接點接通發出閉鎖信號。同樣S4密度繼電器31-33接點閉合時，第二組閉鎖回路中k105重動繼電器動作使得k55中間繼電器返回，實現閉鎖分閘2回路并發閉鎖信號。這種回路設計多用于需要同時滿足多種閉鎖條件（如N2閉鎖、油壓閉鎖等）的斷路器上，將閉鎖重動繼電器的接點串接于K10和K55回路上實現總閉鎖。由于K10和K55長期帶電，可以起到閉鎖回路的長期監視作用。但同時對該類繼電器的質量提出更高要求，當繼電器存在異常時，所有閉鎖功能將失效，帶來更大安全隱患。另外對于K5和K105閉鎖回路同樣存在缺少實時監視的有效手段。

2 閉鎖回路存在問題分析

通過上述幾種閉鎖回路設計現狀的分析，可以簡單歸納出SF6壓力低閉鎖回路存在以下不足。

①斷路器機構內部選取的氣體密度繼電器所提供的動作接點多為常閉接點，只有少數型號能提供常開接點選擇。正常運行時該密度繼電器接點長期斷開，此時所串接的閉鎖重動繼電器只能處于長期不動作狀態，無法采用實時監測手段掌握閉鎖繼電器的狀態是否良好，容易出現因長期不動作導致接點卡死或繼電器早已燒毀未能發現等情況，存在壓力低閉鎖時仍能操作分合斷路器的風險隱患。

②閉鎖回路設計中只選取一個重動繼電器，無論正常運行時長期帶電還是不帶電，一旦繼電器故障則閉鎖功能失效，因此對于重動繼電器的質量選型要求不容忽視。受限于斷路器本體的安裝及工作環境，繼電器容易受到振動、高溫和受潮，在強電磁干擾環境下，質量較差的繼電器比較容器出現故障，使得閉鎖回路的可靠性降低。

3 閉鎖回路優化方式

為更好地解決以上問題與不足，需要在回路設計方面進行優化。優化方式如下。

3.1 將氣體密度繼電器常閉接點改接為常開接點

對于斷路器內的氣體密度繼電器具有常開和常閉兩種接點可供選擇的，采用常開接點啟動閉鎖重動繼電器，如圖5所示。正常運行時，氣體密度繼電器BD1接點21-22、31-32導通，第一路閉鎖重動繼電器K9與第二路閉鎖重動繼電器K10長期勵磁動作，其相應的11-14、31-34接點閉合，長期開放分合閘回路操作功能。當SF6壓力低閉鎖動作時，K9、K10繼電器同時失電，可靠斷開分合閘操作回路，同時21-22接點返回接通，發閉鎖信號，實現氣體壓力低閉鎖功能。由于K9、K10繼電器長期勵磁，其自身可實現監視告警功能，當閉鎖回路異常或繼電器本身故障將導致K9或K10繼電器返回，此時后臺報壓力低閉鎖及控制回路斷線告警信號，及時提醒運行人員進行處理，有效減低閉鎖回路的拒動風險。

3.2 閉鎖單接點改為閉鎖雙節點串接

氣體密度繼電器只提供常閉接點情況下，可通過增加一路閉鎖重動繼電器與原有繼電器并聯（如圖6（a）所示），或取密度繼電器的另一對常閉接點啟動該新增繼電器（如圖6（b）所示）的方式，將兩路重動繼電器的常閉接點串接在相應分合閘回路中實現閉鎖功能，其閉鎖信號由兩組常開接點并接提供。

當SF6氣體壓力低閉鎖動作時，ZJ1和ZJ2重動繼電器均能同時動作，即使在任何一個繼電器出現故障無法動作的情況下，另一路繼電器也能保證可靠動作斷開分合閘操作回路，同時發出閉鎖信號，可靠實現閉鎖功能。這種設計接線方式在一定程度上降低了因無法監視長期不帶電的閉鎖繼電器狀態而帶來拒動的存在風險，進一步提高了閉鎖回路的可靠性。

4 結 語

斷路器SF6壓力低閉鎖回路作為斷路器安全運行的其中一項重要保護手段，其閉鎖功能的可靠性直接影響著設備乃至整改電網的可靠穩定運行。本文對壓力低閉鎖回路中存在的問題通過分析提出了優化改進措施，借此引起相關人員注意應更加注重對閉鎖回路動作的可靠性作出更合理的選擇配合，進一步完善壓力低閉鎖功能。

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