500kV斷路器操作箱直流電源切換隱患分析與防范措施

王旭 張建偉 白瓊芬 李春元

【摘 要】斷路器正常運行直接影響電網及電氣設備的安全運行。為保證斷路器的安全正常運行，無論采用何種操動機構，均應保證其操作電源完備可靠。對于采用液壓式操作機構的SF6斷路器，為保證斷路器可靠分合閘，在斷路器操作回路中設置壓力監視回路，因此壓力監視回路的好壞，直接關系斷路器能否安全運行。本文對500kV斷路器操作箱壓力監視回路由兩路控制電源經繼電器切換供電情況進行分析，并提出相應的防范措施。

【關鍵詞】斷路器;控制電源;壓力監視;防范措施。

引言

由于壓力閉鎖監視的好壞，關系到斷路器能否安全可靠運行。為了確保日常運行中斷路器壓力監視回路的可靠性，220kV及以上斷路器設計由兩路控制電源自動切換，對操作箱內的壓力監視回路供電。但這樣可能導致由于壓力回路故障，斷路器兩組控制回路失電，斷路器喪失分合閘能力，一旦此時發生故障，斷路器無法跳閘，及時切除故障，對電網的安全運行產生極大的隱患。本文將對斷路器操作箱直流電源切換回路進行分析，并提出相應的防范措施。

1 事故經過及分析

2015年5月，在南方電網某500kV變電站斷路器保護調試過程中，保護人員發現某操作箱型號為CZX-22R2的500kV斷路器在傳動試驗過程中，后臺機遙信發5463斷路器SF6氣體氣壓過低閉鎖分合閘、5463斷路器第一組控制回路斷線、5463斷路器第二組控制回路斷線、第一組電源斷線報警、第二組電源斷線報警、5463斷路器操動機構低油壓分閘閉鎖、5463斷路器保護屏上控制回路1、2直流空開跳閘等信號。此時通過遙信信息和斷路器操作箱壓力監視回路圖，我們可初步判斷導致本次5463斷路器發液壓低閉鎖分合閘的原因可能是：5463斷路器本體上SF6氣體密度表有問題、壓力監視回路受潮誤發信號、氣壓或液壓壓力不足、發生滲漏油、壓力監視回路中發生短路。

2 故障原因分析

2.1 檢查現場情況

變電站值班人員現場檢查5463斷路器SF6氣體壓力值正常、無滲漏油情況、液壓力值正常;檢查端子箱無腐蝕、松動、斷線等現象。在測控裝置發現5463斷路器兩組控制電源空氣開關都斷開，測量5463斷路器圖1、圖2分合閘回路4D1、4D88端子，發現回路不通，又對圖1、2中11YJJ節點到負電端4D88進行測量，分合閘回路正常。結合斷路器操作箱壓力監視回路圖分析故障可能發生在壓力監視回路上。

2.2對壓力監視回路進行檢查

測量圖3壓力監視回路4D13、4D14、4D79與4D92端子回路通正常，對n10、n11、n67與n100測量，發現本該是開路，但測量時通路，逐段測后確定是n67與n100之間本該斷開的4YJJ常開接點是閉合的。試將兩組操作電源的空氣開關合上，發現首先第一組的空氣開關跳開，然后第二組的空氣開關跳開，它們并沒有同時跳開，結合5463斷路器操作箱型號是CZX-22R2存在兩路控制電源經繼電器代供壓力閉鎖回路，判斷故障可能發生在壓力監視回路上4YJJ常開接點發生接地故障，造成粘連。經過保護專業人員的檢查，確定此次事故產生的原因就是壓力回路中的4YJJ常開接點發生接地故障，造成粘連，由于存在兩路控制電源經繼電器代供壓力閉鎖回路的影響，導致5463斷路器兩路控制回路失電。

3 壓力監視回路的工作原理

在壓力異常的情況下，為保證斷路器安全工作及系統的安全運行，需要對相應的操作回路進行閉鎖，即在斷路器相應二次回路中串入常開的閉鎖接點。以合閘回路為例：如圖3所示的壓力監視回路，該回路正常情況下，由4D13、4D92電源開入運行，11YJJ、12 YJJ、21YJJ、22YJJ、3YJJ等繼電器勵磁;如圖2所示：在A相合閘回路中串入11YJJ常開接點，在正常情況下，圖4的11YJJ繼電器勵磁，其常開接點閉合;當壓力異常的情況下，圖3中的4YJJ繼電器勵磁，其常開接點閉合，將n67，n100短接，11YJJ繼電器失磁，其常開接點斷開使得圖2中的A相合閘回路斷開。

4 壓力監視回路的電源分析

4.1兩路控制電源經繼電器代供壓力監視回路的考慮

傳統設計中，設置了雙操作電源、雙跳閘線圈，但壓力閉鎖接點只有一組，為了保證壓力閉鎖回路的供電，設計了一個兩路控制電源的自動切換回路，以獲取斷路器操作箱內壓力閉鎖繼電器的電源。如圖4所示：（1）正常情況下，兩路直流電源都存在，第一路控制電源正常帶電，使11JJ繼電器勵磁，常開接點閉合、常閉接點斷開，第一路控制電源給壓力回路供電;（2）當第一路控制電源消失時，11JJ繼電器失磁，其常開接點斷開、常閉接點閉合，壓力回路自動切換到第二路控制電源供電。這種切換設計對第一路直流電源的消失有很好的補償作用。

4.2兩路控制電源經繼電器代供壓力監視回路的隱患

若壓力低閉鎖回路經操作箱直流電源切換供電，如果圖3的壓力閉鎖回路中發生短路時，在圖4 直流電源自動切換回路中，將會先跳開第一路控制電源空氣開關，之后自行切換到第二路控制電源進行供電，因為此時短路故障并沒有消除，將會導致第二路控制電源空氣開關跳閘，最終導致操作箱同時失去直流電源自動切換回路的I、II兩路直流電源，同時跳合閘回路失電。假如此時發生故障，保護動作，斷路器拒動，將導致事故擴大。因此，斷路器兩路控制回路同時失電，安全隱患重大，應該避免和消除。

5 防范措施

考慮到一路直流電源故障時，若直流回路采用自動切換后的第二路直流供電，則第二路直流亦可能發生故障，造成兩路直流電源均失去。現對兩路控制電源經繼電器代供壓力閉鎖回路，進行防范。

1、在未對壓力監視回路的電源回路進行整改前，運行人員應會區分：

（1）當有斷路器SF6氣體氣壓低或液壓低閉鎖分合閘，伴隨著發的只有兩組控制回路斷線信號;

（2）當有兩組電源斷線報警、兩路控制回路失電信號，一般是壓力回路故障。還有平時加強對斷路器直流控制回路的監視，并將存在的問題及時匯報。

2、改造方法

（1）廠家到貨設備中將圖4中的操作電源自動切換回路解開，即將11JJ、12JJ勵磁回路解開，并將其常閉接點回路解開，取消其切換回路后，原先切換后的回路要引入供電電源，并接在第一路控制電源回路，在端子排處短接4D1與4D13端子、短接4D88與4D92端子。短接完成后，壓力回路由第一路控制電源單獨供電，如圖5所示。

（2）直流切換取消后，當第一路控制電源失電時，11YJJ繼電器失磁，造成如圖6中11YJJ觸點斷開，將閉鎖第二路跳閘回路，使斷路器失去跳閘功能，故在因將第二路控制電源正電跳過11YJJ接點，具體操作方法如下：在端子排處短接第二路跳閘回路4D7與4D10，使11YJJ接點短接，在第一路控制電源失電時第二路跳閘回路依然能實現跳閘功能。

6結束語

本文分析500kV斷路器在壓力回路故障時，會造成斷路器兩路控制回路失電，影響電網的安全運行，指出這是因為壓力監視回路由操作箱直流電源切換供電引起的，建議取消該功能，壓力閉鎖回路造成斷路器兩路控制回路失電問題己解決。但是，改造后使得第二路跳閘回路失去壓力閉鎖能力，當發生壓力降低情況斷路器不能完全的閉鎖分閘。因此，建議斷路器應具備雙套壓力閉鎖元件。通過兩路控制電源分別供一路壓力閉鎖回路，提高斷路器安全運行的可靠性。

（作者單位：云南電網有限責任公司紅河供電局）