SF6斷路器控制回路原理研究

王 君

（陜西清水川發(fā)電有限公司，陜西 榆林719400）

電氣二次回路用來(lái)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)，是電廠電氣的重要組成部分。理解掌握相關(guān)電氣設(shè)備二次回路的原理，才能正確分析故障原因，盡快排除故障，保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

斷路器的跳閘、合閘操作是實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等的投入和切除的根本，運(yùn)行人員在控制室用控制開(kāi)關(guān)或按鈕通過(guò)控制回路對(duì)斷路器進(jìn)行操作，由信號(hào)系統(tǒng)反饋斷路器的位置狀態(tài)和故障狀態(tài)。當(dāng)線路、設(shè)備等發(fā)生故障時(shí)，斷路器能夠迅速將故障部分隔離，使其退出工作，保障電力系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。如果斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)，輕則造成設(shè)備損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電力系統(tǒng)崩潰瓦解。

某電廠采用西安高壓開(kāi)關(guān)廠型號(hào)為L(zhǎng)W13-363的斷路器，配備CZX-22R2型操作繼電器箱一臺(tái)。斷路器采用氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，為確保斷路器能夠正常動(dòng)作和有效滅弧，在日常巡回檢查中需要對(duì)壓縮空氣壓力和SF6氣體壓力、密度予以監(jiān)視，本文將對(duì)這兩項(xiàng)內(nèi)容的相關(guān)保護(hù)進(jìn)行分析。

1 斷路器的跳、合閘回路

1.1 合閘操作

斷路器的合閘操作回路主要由由手動(dòng)合跳閘開(kāi)關(guān)11-52、遠(yuǎn)方就地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)43LR、合閘線圈52C、合閘防跳繼電器52Y、SF6低氣壓閉鎖繼電器63GLX、空氣低氣壓閉鎖繼電器63ALX以及輔助開(kāi)關(guān)構(gòu)成。

通過(guò)11-52控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行合閘操作，接通合閘回路：+KM→11-52→43LR→52Y→52Y→52B→52B→52CX&（R1→52C）→63ALX→63GLX→-KM就地合閘回路中，52B常閉輔助接點(diǎn)閉合表示“斷路器處于分閘狀態(tài)”，圖中2個(gè)52B觸點(diǎn)串聯(lián)接在合閘回路中。理論上，52B為動(dòng)斷觸點(diǎn)，其位置狀態(tài)應(yīng)與斷路器主觸頭的位置狀態(tài)相反。實(shí)際中，由于設(shè)備老化銹蝕等原因，可能造成斷路器位置狀態(tài)變化后輔助接點(diǎn)狀態(tài)沒(méi)能同步轉(zhuǎn)換，將2對(duì)輔助接點(diǎn)串聯(lián)使用可以確保斷路器處于這種接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。除此之外，串入的輔助觸點(diǎn)還可以切斷電弧，防止由控制開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)切斷操作電流造成觸點(diǎn)燒毀（2個(gè)52Y常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)在合閘回路中的作用類似，不做詳細(xì)說(shuō)明。）

1.2 跳閘操作

斷路器的跳閘回路主要由跳閘線圈以及低氣壓閉鎖等輔助開(kāi)關(guān)構(gòu)成。

通過(guò)11—52控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)跳閘操作，接通跳閘回路：

+KM→11-52→43LR→52TX1X→52TX2X→52A→52A→R3→52T1→63ALX→63GLX→-KM

還有一種跳閘回路的接通方式，即非全相保護(hù)動(dòng)作時(shí)的方式，后文詳解。

斷路器的動(dòng)合觸點(diǎn)52A用來(lái)表示“斷路器處于合閘狀態(tài)”。回路中使用2個(gè)52A常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)，以保障輔助接點(diǎn)與斷路器位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但在故障情況下，斷路器的切斷是保障故障能夠及時(shí)快速切除的重中之重。因此，可以考慮將此處改造成兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)的4個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)，這樣就可以保證輔助接點(diǎn)與斷路器位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)，降低輔助接點(diǎn)故障對(duì)斷路器跳閘造成影響的可能性。

1.3 斷路器的“防跳”裝置

斷路器合閘后，會(huì)由于某種原因造成控制開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)或自動(dòng)裝置觸點(diǎn)沒(méi)有復(fù)歸，這時(shí)如果發(fā)生短路故障，繼電保護(hù)動(dòng)作使斷路器自動(dòng)跳閘，會(huì)多次出現(xiàn)“跳-合”現(xiàn)象。

為了防止這種跳躍發(fā)生，設(shè)置了“防跳”回路，即圖中的第二支路。

如圖，倘若合閘開(kāi)關(guān)在手動(dòng)合閘后由于各類原因不返回，則第二支路的防跳繼電器52Y通過(guò)手合開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)、斷路器常開(kāi)接點(diǎn)52A及52Y常閉接點(diǎn)啟動(dòng)（此處將52Y常閉接點(diǎn)串入合閘回路是為了防止在對(duì)應(yīng)故障線路上進(jìn)行斷路器合閘操作并且出現(xiàn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)不返回的情況，造成斷路器自行合閘的操作）。其常開(kāi)接點(diǎn)通過(guò)手合開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)和電阻R2形成自保持，其常閉接點(diǎn)斷開(kāi)合閘回路，這樣就可以避免保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘后由于手合開(kāi)關(guān)的不返回而出現(xiàn)再次合閘現(xiàn)象，即防止了跳躍現(xiàn)象的發(fā)生。在上述情況下，防跳繼電器52Y的“防跳”功能是由斷路器的合閘操作啟動(dòng)的，也就是說(shuō)，在斷路器跳閘之前，已經(jīng)形成合閘閉鎖回路。

2 機(jī)構(gòu)閉鎖回路及保護(hù)回路

2.1 機(jī)構(gòu)壓力閉鎖作用

63GLX為輔助繼電器，當(dāng)由于泄露等原因造成SF6氣體的密度降低至不足以滿足滅弧的需要時(shí)，監(jiān)視SF6密度的氣體繼電器的輔助接點(diǎn)63GL啟動(dòng)，就形成“SF6低氣壓閉鎖”禁止對(duì)斷路器的操作。63GLX啟動(dòng)后，其動(dòng)斷觸點(diǎn)打開(kāi)，跳閘回路及合閘回路均被斷開(kāi)，斷路器的操作被閉鎖。

圖1

圖2

圖3

圖4

63ALX為輔助繼電器，當(dāng)由于泄露等原因造成操作空氣壓力降低至斷路器閉鎖操作空氣壓力以下且壓縮機(jī)工作異常時(shí)，監(jiān)視操作空氣壓力的氣體繼電器的輔助接點(diǎn)63AL啟動(dòng)，就形成“空氣壓力低閉鎖”禁止對(duì)斷路器的操作。63ALX啟動(dòng)后，其動(dòng)斷觸點(diǎn)打開(kāi)，跳閘回路及合閘回路均被斷開(kāi)，斷路器的操作被閉鎖。

2.2 非全相保護(hù)

圖5

斷路器非全相運(yùn)行會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)序和零序電流（電壓），使電網(wǎng)的發(fā)、供、用電設(shè)備受到損壞，因而是不允許的。斷路器合閘不同期，系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)，由于中性點(diǎn)電壓漂移，產(chǎn)生零序電流，將降低保護(hù)靈敏度。非同期合閘產(chǎn)生的過(guò)電壓一般高于同期合閘20%-30%，可能引起中性點(diǎn)避雷器爆炸，非同期會(huì)加長(zhǎng)重合閘時(shí)間，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。而分閘不同期，將延長(zhǎng)斷路器燃弧時(shí)間，增加斷路器滅弧室的壓力。所以配置非全相保護(hù)是非常必要的。

如圖5，線路正常運(yùn)行時(shí)，輔助觸點(diǎn)52A和52B狀態(tài)相反，非全相保護(hù)繼電器不動(dòng)作；當(dāng)線路發(fā)生非全相運(yùn)行時(shí)，其中三相中一條線路接通，47T非全相保護(hù)繼電器帶電，輔助觸點(diǎn)47T延時(shí)閉合，使47TX繼電器帶電，圖2中的47TX輔助觸點(diǎn)接通，跳閘回路接通：

+KM→11-52→43LR→47TX→52A→52A→R3→52T1→63ALX→63GLX→-KM。

從而起到非全相保護(hù)的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)中的高壓斷路器用來(lái)隔離和保護(hù)重要設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。斷路器除了要求有可靠的絕緣和導(dǎo)電性能，還要根據(jù)指令隨時(shí)準(zhǔn)確執(zhí)行分合閘操作，正確和必要地維護(hù)符合電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的宗旨。運(yùn)行人員清晰掌握斷路器工作原理是維持機(jī)組、線路正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，相關(guān)人員應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)，定期做好操作機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)工作，提高個(gè)人技術(shù)能力和操作水平，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，多分析多思考，為監(jiān)控電氣設(shè)備的安全可靠運(yùn)行提供可靠準(zhǔn)確的技術(shù)支持。

［1］馬永翔，李穎峰.發(fā)電廠變電所電氣部分［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2010.1.

［2］史國(guó)生.電氣二次回路及其故障分析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.07.01.