220 kV升壓站SF6斷路器改造和應用

姚　舜

(廣州珠江電廠 檢修中心，廣東廣州511400)

220 kV升壓站SF6斷路器改造和應用

姚舜

(廣州珠江電廠 檢修中心，廣東廣州511400)

摘要：廣州珠江電廠220 kV升壓站SF6斷路器為瑞士ABB公司ELFSP4-1型產品換型改造的杭州西門子高壓開關有限公司生產的戶外、防污型三相機械聯動型或三相電氣聯動型產品。從主變出口斷路器、線路出口斷路器、母聯分段斷路器和啟動/備用變出口斷路器四類不同斷路器分別描述了斷路器改造后的功能和現場應用情況，最后就改造和運行中發現和存在的問題進行了簡要說明，并提出了今后維護運行中的注意事項。新改造的西門子公司SF6斷路器現場運行良好。

關鍵詞：SF6斷路器；西門子；三相機械聯動；三相電氣聯動

中圖分類號：TM621.3

文獻標識碼:A

DOI:10.3969/j.issn.1672-0792.2015.03.014

收稿日期：2014-11-13。

作者簡介：姚舜(1981-)，男，高級工程師，從事發電廠繼電保護工作,E-mail:15302530@qq.com。

Abstract：Previously the SF6circuit breakers of ELFSP4-1 type were applied to 220 kV substation in Guangzhou Zhujiang Power Plant, which were imported from the Swiss ABB Company. Now, they are replaced by outdoor, antifouling three-phase mechanical linkage or three-phase electrical linkage SF6circuit breakers which are produced by the Siemens high voltage switch Co. Ltd. in Hangzhou. The breaker’s functions and application after transformation are described in detail from four kinds of circuit breaker, i.e.,the main transformer circuit breaker, the line circuit breaker, the contact circuit breaker and start / spare transformer circuit breaker. Finally, the discovery and the existing problems in the reform and operation are explained briefly. And some matters needing attention in the future are put forward in the operation and maintenance. The SF6circuit breakers are running well in field.

Keywords：SF6circuit breaker; Siemens; three-phase mechanical linkage; three-phase electric linkage

0引言

廣州珠江電廠220 kV升壓站SF6斷路器為瑞士ABB公司ELFSP4-1型產品，從安裝投運至今已運行二十年，已達到該設備使用壽命年限的要求，超過了ABB公司對該設備的保障安全年限，且斷路器存在合分閘線圈老化、微水試驗不合格、SF6氣體泄漏[1]、液壓儲能機構頻繁打壓[2～7]等現象。為保證系統電網穩定和廣州珠江電廠220 kV升壓站設備運行安全，需要對該SF6斷路器進行換型改造[8～12]。

1斷路器功能和現場使用

新改造斷路器均為西門子高壓開關有限公司(杭州)生產，采用戶外、防污型、彈簧操動機構。其中1號～4號機組主變出口斷路器(2201，2202，2203，2204)為三相機械聯動3AP1 FG-252 kV型，共4組。線路出口斷路器(2310，2713，4236)、分段斷路器(2015，2026)，母聯斷路器(2012，2056)及啟動/備用變出口斷路器(2211，2212)為三相電氣聯動3AP1 FI-252kV 型，共9組。控制柜、機構箱更換配套，裝置功能不變。新舊開關額定負載電流均為4 000 A，額定開斷電流50 kA。

三相電氣聯動斷路器本體、控制箱在原斷路器、控制箱的安裝基礎上進行改造安裝，相間距離保持原距離不變(4 m)。另由于斷路器型號改變，就地控制箱至斷路器機構箱之間的控制電纜需重新敷設。三相機械聯動斷路器則重新制作斷路器安裝基礎及支架，相間距離由原來4 m改造為3.5 m，斷路器就地控制箱則安裝在斷路器B、C相之間。由于控制箱位置改變，原箱內的控制、動力電纜長度不足要求，則將原控制箱作為轉接箱，重新敷設電纜至新控制箱。

新舊斷路器一次外觀圖分別如圖1、圖2所示。斷路器改造后，由于新、舊斷路器高度的不同，原斷路器與電流互感器、刀閘之間的連接管母及固定金具相應更換，新管母及固定金具的型號參數與舊管母相同。

圖1　改造前SF6斷路器

為了更清晰地描述斷路器改造前后狀況，下面就機組主變出口斷路器、線路出口斷路器、母聯分段斷路器和啟動/備用變出口斷路器改造情況分別進行敘述。

圖2　改造后SF6斷路器

1.1　機組主變出口斷路器

1號～4號機組主變出口斷路器(2201，2202，2203，2204)由分相電氣聯動改為機械聯動方式；斷路操動機械由原液壓彈簧儲能方式改為電機彈簧儲能方式；分相機械箱改為集中操作機構箱，并通過相間傳動連桿實現機械聯動分、合閘操作。機構箱內裝有六氟化硫壓力表供巡檢、監察用，在環境溫度20℃條件下，標準壓力為6bar；壓力指示為5.2bar 時，達到SF6泄漏報警壓力，發光字牌“SF6氣壓低報警”信號；壓力指示為5.0bar 時，達到SF6泄漏閉鎖壓力，發光字牌“SF6總閉鎖”信號，閉鎖開關合閘和分閘操作。斷路器報警光字牌原為“操作壓力低閉鎖跳閘”、“操作壓力低閉鎖合閘”、“A相需補充SF6”、“B相需補充SF6”、“C相需補充SF6”、“SF6壓力太低”、“馬達長時間運轉”、“加熱回路空氣開關跳閘”、“馬達回路空氣開關跳閘”、“非全相報警”等10個，現改為“SF6氣壓低報警”、“機械合閘閉鎖”、“馬達長時間運轉”、“SF6總閉鎖”、“馬達、照明加熱回路失電”和“就地操作”等6個。

斷路器控制柜加熱照明交流電源回路、馬達直流電源回路由環網形式改為輻射供電方式，其電源分別取自220 kV 升壓站新安裝的交、直流電源自動切換分配箱。保護定值不變，運行操作方式不變。

新改造斷路器一次外觀圖和內部控制回路圖分別如圖3和圖4所示。

圖3　改造后三相機械聯動式SF6斷路器

圖4　三相機械聯動式斷路器內部控制圖

1.2　線路出口斷路器

線路出口斷路器(2310，2713，4236)三相電氣聯動方式不變，斷路操動機械由原液壓彈簧儲能方式改為電機彈簧儲能方式。機構箱內裝有六氟化硫壓力表，其功能和作用與三相機械聯動式斷路器一致。斷路器報警光字牌與三相機械聯動式斷路器光字牌一致，并增加“非全相”光字牌。

斷路器控制柜加熱照明交流電源回路、馬達直流電源回路由環網形式改為輻射供電方式，其電源分別取自220 kV 升壓站新安裝的交、直流電源自動切換分配箱。保護定值不變,運行操作方式不變。

線路出口斷路器必須具備重合閘功能，當壓力降到5.0 bar時，光字牌發“SF6總閉鎖”信號，閉鎖斷路器合分閘，同時壓力低閉鎖重合閘接點(057和059)引至斷路器保護裝置的操作箱以閉鎖該斷路器重合閘。

新改造斷路器內部控制回路圖如圖5所示。

圖5　三相機械聯動式斷路器內部控制圖

1.3　母聯斷路器和分段斷路器

母聯斷路器(2012、2056)和分段斷路器(2015、2026)三相電氣聯動方式不變，斷路操動機械由原液壓彈簧儲能方式改為電機彈簧儲能方式。內部結構、光字報警和加熱照明及馬達交直流電源回路變更與線路出口斷路器同。保護定值不變，運行操作方式不變。

母聯、分段4個斷路器控制電源原來為環網式，共兩路，互相不獨立，不能滿足南網2007年版反事故措施要求。現改為輻射式，每個斷路器分別從網控繼保室直流段取兩路電源作為該斷路器的控制電源，原環網式接線拆除和取消。

1.4　啟動/備用變出口斷路器

啟動/備用變出口斷路器(2211、2212)三相電氣聯動方式不變，斷路操動機械由原液壓彈簧儲能方式改為電機彈簧儲能方式。內部結構、光字報警和加熱照明及馬達交直流電源回路變更與線路出口斷路器同。保護定值不變，運行操作方式不變。

2斷路器的改造

(1)控制箱內端子排接線端子號沒有采用對端標號，查線困難。該問題經與廠家溝通后，后續控制箱端子號已采用對端標號。且三相電氣聯動式斷路器控制箱去機構箱控制電纜兩端端頭未封閉，外觀不佳，如圖6所示。

(2)三相電氣聯動式斷路器內輔助接點不按順序排列，跨接線較多，接線和查線困難，且輔助接點較多引入母差保護裝置、安穩裝置、RTU及斷路器和刀閘操作控制回路等重要設備，非常重要，一旦接線松脫或短路，輕則發光字報警，嚴重情況將導致母差、安穩等保護設備誤動或拒動，不利于所接輔助接點設備安全穩定運行。

圖6　三相電氣聯動式斷路器控制箱加熱器布置圖

(3)三相電氣聯動式斷路器控制箱內信號端子和輔助接點端子采用雙層端子排，因信號端子需要并接線較多，接線和查線都比較困難。輔助接點較多如主變出口斷路器和母聯、分段斷路器等，接線和查線也會很困難。

(4)三相電氣聯動式斷路器控制箱內防凝露加熱器布局不合理，加熱器上端是馬達、加熱器的空氣開關和其他接線端子，下端是去斷路器機構箱的控制電纜，距離較近，如圖6所示。且機構箱內加熱器布置也不合理，靠外側加熱器距離輔助接點連線非常近，最近約2 cm，如圖7所示。雖然廠家表示加熱器功率較小(約30 W)，不會影響附件設備和線路，但加熱器常年累月一直運行，附件設備因高溫會加速老化干裂。

(5)三相電氣聯動式斷路器控制箱去斷路器機構箱控制電纜不帶鋼鎧保護，拉伸時碰上金屬等硬物鋒利部分極易割傷受損。2014年5月30日，網控值班室三次出現“直流系統接地”光字報警，現場檢查發現母聯2056斷路器從開關B相機構箱至控制箱的S32LB電纜部分芯線有割傷破損，且由于天氣下雨被浸泡水中導致2056開關控制回路二跳電源正極接地。該控制電纜受損情況分別如圖8和圖9所示。

圖7　三相電氣聯動式斷路器機構箱加熱器布置圖

圖8　控制電纜割傷受損圖

圖9　控制電纜端部受損圖

3結論

廣州珠江電廠220 kV升壓站13組斷路器已全部改造完成，目前斷路器運行穩定，狀況良好，未出現開關偷跳、開關拒動、機械連桿斷裂[13～15]及SF6氣體泄漏等異常情況。在以后運行維護中，需加強對控制箱防凝露加熱器部分和控制箱至機構箱控制電纜的檢查和維護，避免加熱器附件接線端子老化和電纜浸泡受損現象的發生。同時需要加強對斷路器機構箱內部接線端子(三相機械聯動型斷路器)和插針式端子(三相機械聯動型和三相電氣聯動型斷路器)的檢查和緊固，避免在斷路器合分閘過程中振動導致端子松脫。

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Transformation and Application of SF6Circuit Breaker in 220 kV Substation

Yao Shun(Guangzhou Pearl River Power Plant, Guangzhou 511400, China)

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