高壓斷路器分閘控制回路的改進方案

馬小軍 邵永浩

摘要：本文通過分析現有電力系統中斷路器分閘控制回路存在的不足，即在低氣壓后不能自動斷開斷路器，一旦氣壓降到閉鎖值，則需運維人員通過相應方法隔離故障點。本文通過在現有斷路器分閘控制回路中增加一邏輯回路的方式，使得斷路器在氣壓低至設定值后即時跳閘，提高了電力系統運行的安全性和可考性，減少了運維人員的工作量。

關鍵詞：電力系統;斷路器;控制回路;壓力閉鎖;改進

引言

在電力系統中，高壓是指交流系統中大于1000V的電壓等級，高壓斷路器作為一種開斷負荷電流和切斷短路電流的元件在電力系統中起著十分重要的作用，而SF₆斷路器更以其滅弧性能強等特點應用相當普遍。SF₆斷路器的應用大大提高了電力系統的供電可靠性和安全性，而斷路器滅弧介質的壓力則成為制約斷路器能否正常工作的主要原因之一。如滅弧介質壓力不足，降低到一定程度會導致斷路器無法切斷故障電流，甚至是負荷電流，從而發生著火、爆炸等事故，這不僅危及設備安全運行、影響電網可靠供電，對人身安全更是莫大的威脅。

1 斷路器分閘回路及SF₆壓力閉鎖處理辦法

斷路器分閘分為保護跳閘和人工操作分閘兩類，人工操作分閘又可分為后臺遙控分閘、調度人員遙控分閘和就地分閘三種方式，不論以哪種方式分閘，最終均要經過斷路器分閘控制回路。圖1為斷路器分閘控制回路原理圖，遠方/就地切換把手HK1可以實現遙控和就地操作，運行中的斷路器該把手一般均在遠方位置;CKA（B/C）為反映斷路器儲能情況的常開或常閉節點，運行中的斷路器常開、常閉節點均位于閉合狀態;DLA（B/C）為斷路器輔助觸點，運行中的斷路器該觸點位于閉合狀態;YA（B/C）為斷路器分閘線圈，運行中的斷路器該線圈處于未勵磁狀態;2ZJA（B/C）為SF₆氣體壓力常閉節點，運行中的斷路器該節點處于閉合狀態。

斷路器合閘運行中，最容易出現故障的是儲能不足和SF₆壓力降低。當斷路器儲能下降時，會依次閉鎖斷路器重合閘、合閘、分閘功能，因信號節點較多，調度人員或運維人員能較及時發現儲能不足的問題，盡早處理，且斷路器的儲能回路的故障排查是運維人員應具備的基本技能之一，及時查找并處理好的概率較大，而儲能電機出現故障的幾率很小，運維人員也能根據現場實際情況判斷是否需要申請停電。

而斷路器SF₆氣體壓力降低則是一個非常棘手的問題，上送的監控信號只有壓力報警和閉鎖兩個信號，壓力閉鎖節點直接串聯在斷路器的分閘與合閘控制回路中，當壓力下降至閉鎖值以下時，斷路器將不能進行任何電動操作，且該故障一般均為斷路器罐體或表計破損泄露所致，運維人員無法處理，需專業人員到站（廠）使用專用器具檢查泄露點并補氣。根據實際運行經驗，斷路器壓力泄露一般發生在天氣較為嚴寒的秋冬季節，夜晚發生頻率更高，且目前大部分二類及以下等級的變電站均為無人值守變電站，與運維站距離較遠。當出現SF₆壓力低告警時，在監控人員監盤有效的情況下通知運維人員，運維人員再坐車前往檢查、判斷，如氣體泄漏較慢或在工作人員來得及補氣的情況下可以立即申請補氣，否則，必須在壓力泄露至閉鎖值之前迅速將該故障斷路器隔離。

隔離故障的措施也因母線接線方式的不同而不同，對于3/2接線的中斷路器，需斷開其兩側邊斷路器和兩條出線對側斷路器;對于3/2接線的邊斷路器，需斷開與其相連的中斷路器和母線側所有斷路器以及線路對側斷路器;對于雙母線接線形式，則需將該故障斷路器所在母線的負荷倒至另一母線、斷開線路對側斷路器，再拉開故障斷路器兩側隔離開關。上述操作十分復雜、費時，難以保證在隔離故障期間該斷路器所在線路發生短路，造成斷路器爆炸，釀成事故。

2 高壓斷路器分閘控制回路的改進方案

2.1 改進高壓斷路器分閘控制回路的元件說明

基于以上諸多弊端，本文設計了一種能在斷路器SF₆氣體壓力降低到報警值以下且稍高于閉鎖值時自動斷開斷路器的分閘原理圖，如圖2，虛線框內為主要改進回路部分，回路正負電源與斷路器三相不一致保護共用同一電源;LP為壓板，可以選擇投入或退出，退出時不具備低氣壓自動跳閘功能;SB為常閉復歸按鈕;MK1為SF₆氣體壓力告警常開節點，MK^*₁為新增的使斷路器自動跳閘的常開節點（該節點取自SF₆密度繼電器備用/新增節點），氣體壓力正常時，兩對節點均位于斷開狀態;ZJ為中間繼電器，其輔助觸點ZJA（B/C）為常開節點;BCJ為電壓型繼電器，其輔助觸點BCJA（B/C）為常開節點。

2.2 改進高壓斷路器分閘控制回路的動作原理

當LP壓板投入時，該控制回路有效，在斷路器SF₆壓力正常時，MK1和MK^*₁節點處于斷開位置，ZJ繼電器不勵磁，ZJA（B/C）節點位于斷開狀態，BCJ繼電器不勵磁，BCJA（B/C）位于常開狀態，該改進回路無控制作用。

當斷路器SF₆氣體出現泄露時，一旦其壓力降低至告警值時，MK1節點閉合，若壓力進一步降低至斷路器自動跳閘值，MK^*₁節點閉合，此時ZJ繼電器勵磁，ZJA（B/C）節點閉合，BCJ繼電器勵磁，BCJA（B/C）節點閉合，若壓力還未降至閉鎖值，則斷路器分閘回路導通，實現斷路器的自動分閘。因BCJ為電壓型繼電器，其勵磁后無法失磁，故設計有復歸按鈕，只有運行人員現場復歸后，才能使BCJ失磁。

2.3 高壓斷路器分閘控制回路的改進后的優點

改進后的斷路器分閘控制回路具有以下優點：

1、新增控制回路投退靈活，有人值守或能及時補氣的變電站可選擇退出LP壓板，以增強供電可靠性;

2、MK1與MK^*₁節點串聯，可增強回路動作的可靠性，防止單節點粘連造成回路誤動;

3、ZJA（B/C）節點并聯后與BCJ繼電器串聯，能保證斷路器任何一相壓力降低均能使得三相及時跳閘;

4、BCJ選用電壓型繼電器，因其長時間勵磁，使得BCJA（B/C）一直處于閉合位置，保證了斷路器分閘回路長時間導通，有足夠的時間跳閘;

5、因新增回路串接于原有斷路器分閘控制回路中，因此當斷路器大量漏氣時，若ZJA（B/C）節點閉合后，斷路器還未來得及動作其壓力已經泄露至閉鎖值，則2ZJA（B/C）節點打開，斷路器分閘控制回路被斷開，防止斷路器爆炸;

6、該改進回路原理簡單、實用，所需繼電器和二次回路數量少，不產生寄生回路。

3 結語

本文通過設計一種高壓斷路器的改進回路，能較好地解決目前SF6斷路器在實際運行中存在的危險運行方式，不但大量節省了運行人員的操作量，更保證了人身、電網、設備的安全，提高了用戶的供電可靠性。

參考文獻

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（作者單位：寧夏電力有限公司檢修公司）