220 kV升壓站SF6斷路器改造和應(yīng)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(yīng)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(chǎn)品換型改造的杭州西門子高壓開關(guān)有限公司生產(chǎn)的戶外、防污型三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)型或三相電氣聯(lián)動(dòng)型產(chǎn)品。從主變出口斷路器、線路出口斷路器、母聯(lián)分段斷路器和啟動(dòng)/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(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，最后就改造和運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)和存在的問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明，并提出了今后維護(hù)運(yùn)行中的注意事項(xiàng)。新改造的西門子公司SF6斷路器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行良好。

關(guān)鍵詞：SF6斷路器；西門子；三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)；三相電氣聯(lián)動(dòng)

中圖分類號(hào)：TM621.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

DOI:10.3969/j.issn.1672-0792.2015.03.014

收稿日期：2014-11-13。

作者簡(jiǎn)介：姚舜(1981-)，男，高級(jí)工程師，從事發(fā)電廠繼電保護(hù)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(chǎn)品，從安裝投運(yùn)至今已運(yùn)行二十年，已達(dá)到該設(shè)備使用壽命年限的要求，超過(guò)了ABB公司對(duì)該設(shè)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(yàn)不合格、SF6氣體泄漏[1]、液壓儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)頻繁打壓[2～7]等現(xiàn)象。為保證系統(tǒng)電網(wǎng)穩(wěn)定和廣州珠江電廠220 kV升壓站設(shè)備運(yùn)行安全，需要對(duì)該SF6斷路器進(jìn)行換型改造[8～12]。

1斷路器功能和現(xiàn)場(chǎng)使用

新改造斷路器均為西門子高壓開關(guān)有限公司(杭州)生產(chǎn)，采用戶外、防污型、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中1號(hào)～4號(hào)機(jī)組主變出口斷路器(2201，2202，2203，2204)為三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)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(lián)斷路器(2012，2056)及啟動(dòng)/備用變出口斷路器(2211，2212)為三相電氣聯(lián)動(dòng)3AP1 FI-252kV 型，共9組?？刂乒?、機(jī)構(gòu)箱更換配套，裝置功能不變。新舊開關(guān)額定負(fù)載電流均為4 000 A，額定開斷電流50 kA。

三相電氣聯(lián)動(dòng)斷路器本體、控制箱在原斷路器、控制箱的安裝基礎(chǔ)上進(jìn)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(hào)改變，就地控制箱至斷路器機(jī)構(gòu)箱之間的控制電纜需重新敷設(shè)。三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)斷路器則重新制作斷路器安裝基礎(chǔ)及支架，相間距離由原來(lái)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(nèi)的控制、動(dòng)力電纜長(zhǎng)度不足要求，則將原控制箱作為轉(zhuǎn)接箱，重新敷設(shè)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(yīng)更換，新管母及固定金具的型號(hào)參數(shù)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(jī)組主變出口斷路器、線路出口斷路器、母聯(lián)分段斷路器和啟動(dòng)/備用變出口斷路器改造情況分別進(jìn)行敘述。

圖2　改造后SF6斷路器

1.1　機(jī)組主變出口斷路器

1號(hào)～4號(hào)機(jī)組主變出口斷路器(2201，2202，2203，2204)由分相電氣聯(lián)動(dòng)改為機(jī)械聯(lián)動(dòng)方式；斷路操動(dòng)機(jī)械由原液壓彈簧儲(chǔ)能方式改為電機(jī)彈簧儲(chǔ)能方式；分相機(jī)械箱改為集中操作機(jī)構(gòu)箱，并通過(guò)相間傳動(dòng)連桿實(shí)現(xiàn)機(jī)械聯(lián)動(dòng)分、合閘操作。機(jī)構(gòu)箱內(nèi)裝有六氟化硫壓力表供巡檢、監(jiān)察用，在環(huán)境溫度20℃條件下，標(biāo)準(zhǔn)壓力為6bar；壓力指示為5.2bar 時(shí)，達(dá)到SF6泄漏報(bào)警壓力，發(fā)光字牌“SF6氣壓低報(bào)警”信號(hào)；壓力指示為5.0bar 時(shí)，達(dá)到SF6泄漏閉鎖壓力，發(fā)光字牌“SF6總閉鎖”信號(hào)，閉鎖開關(guān)合閘和分閘操作。斷路器報(bào)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(bǔ)充SF6”、“B相需補(bǔ)充SF6”、“C相需補(bǔ)充SF6”、“SF6壓力太低”、“馬達(dá)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)”、“加熱回路空氣開關(guān)跳閘”、“馬達(dá)回路空氣開關(guān)跳閘”、“非全相報(bào)警”等10個(gè)，現(xiàn)改為“SF6氣壓低報(bào)警”、“機(jī)械合閘閉鎖”、“馬達(dá)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)”、“SF6總閉鎖”、“馬達(dá)、照明加熱回路失電”和“就地操作”等6個(gè)。

斷路器控制柜加熱照明交流電源回路、馬達(dá)直流電源回路由環(huán)網(wǎng)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(dòng)切換分配箱。保護(hù)定值不變，運(yùn)行操作方式不變。

新改造斷路器一次外觀圖和內(nèi)部控制回路圖分別如圖3和圖4所示。

圖3　改造后三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)式SF6斷路器

圖4　三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)式斷路器內(nèi)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(lián)動(dòng)方式不變，斷路操動(dòng)機(jī)械由原液壓彈簧儲(chǔ)能方式改為電機(jī)彈簧儲(chǔ)能方式。機(jī)構(gòu)箱內(nèi)裝有六氟化硫壓力表，其功能和作用與三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)式斷路器一致。斷路器報(bào)警光字牌與三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)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(dá)直流電源回路由環(huán)網(wǎng)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(dòng)切換分配箱。保護(hù)定值不變,運(yùn)行操作方式不變。

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

新改造斷路器內(nèi)部控制回路圖如圖5所示。

圖5　三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)式斷路器內(nèi)部控制圖

1.3　母聯(lián)斷路器和分段斷路器

母聯(lián)斷路器(2012、2056)和分段斷路器(2015、2026)三相電氣聯(lián)動(dòng)方式不變，斷路操動(dòng)機(jī)械由原液壓彈簧儲(chǔ)能方式改為電機(jī)彈簧儲(chǔ)能方式。內(nèi)部結(jié)構(gòu)、光字報(bào)警和加熱照明及馬達(dá)交直流電源回路變更與線路出口斷路器同。保護(hù)定值不變，運(yùn)行操作方式不變。

母聯(lián)、分段4個(gè)斷路器控制電源原來(lái)為環(huán)網(wǎng)式，共兩路，互相不獨(dú)立，不能滿足南網(wǎng)2007年版反事故措施要求。現(xiàn)改為輻射式，每個(gè)斷路器分別從網(wǎng)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(huán)網(wǎng)式接線拆除和取消。

1.4　啟動(dòng)/備用變出口斷路器

啟動(dòng)/備用變出口斷路器(2211、2212)三相電氣聯(lián)動(dòng)方式不變，斷路操動(dòng)機(jī)械由原液壓彈簧儲(chǔ)能方式改為電機(jī)彈簧儲(chǔ)能方式。內(nèi)部結(jié)構(gòu)、光字報(bào)警和加熱照明及馬達(dá)交直流電源回路變更與線路出口斷路器同。保護(hù)定值不變，運(yùn)行操作方式不變。

2斷路器的改造

(1)控制箱內(nèi)端子排接線端子號(hào)沒有采用對(duì)端標(biāo)號(hào)，查線困難。該問題經(jīng)與廠家溝通后，后續(xù)控制箱端子號(hào)已采用對(duì)端標(biāo)號(hào)。且三相電氣聯(lián)動(dòng)式斷路器控制箱去機(jī)構(gòu)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(lián)動(dòng)式斷路器內(nèi)輔助接點(diǎn)不按順序排列，跨接線較多，接線和查線困難，且輔助接點(diǎn)較多引入母差保護(hù)裝置、安穩(wěn)裝置、RTU及斷路器和刀閘操作控制回路等重要設(shè)備，非常重要，一旦接線松脫或短路，輕則發(fā)光字報(bào)警，嚴(yán)重情況將導(dǎo)致母差、安穩(wěn)等保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)或拒動(dòng)，不利于所接輔助接點(diǎn)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖6　三相電氣聯(lián)動(dòng)式斷路器控制箱加熱器布置圖

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

(4)三相電氣聯(lián)動(dòng)式斷路器控制箱內(nèi)防凝露加熱器布局不合理，加熱器上端是馬達(dá)、加熱器的空氣開關(guān)和其他接線端子，下端是去斷路器機(jī)構(gòu)箱的控制電纜，距離較近，如圖6所示。且機(jī)構(gòu)箱內(nèi)加熱器布置也不合理，靠外側(cè)加熱器距離輔助接點(diǎn)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(huì)影響附件設(shè)備和線路，但加熱器常年累月一直運(yùn)行，附件設(shè)備因高溫會(huì)加速老化干裂。

(5)三相電氣聯(lián)動(dòng)式斷路器控制箱去斷路器機(jī)構(gòu)箱控制電纜不帶鋼鎧保護(hù)，拉伸時(shí)碰上金屬等硬物鋒利部分極易割傷受損。2014年5月30日，網(wǎng)控值班室三次出現(xiàn)“直流系統(tǒng)接地”光字報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)母聯(lián)2056斷路器從開關(guān)B相機(jī)構(gòu)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(dǎo)致2056開關(guān)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(lián)動(dòng)式斷路器機(jī)構(gòu)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(jié)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(yùn)行穩(wěn)定，狀況良好，未出現(xiàn)開關(guān)偷跳、開關(guān)拒動(dòng)、機(jī)械連桿斷裂[13～15]及SF6氣體泄漏等異常情況。在以后運(yùn)行維護(hù)中，需加強(qiáng)對(duì)控制箱防凝露加熱器部分和控制箱至機(jī)構(gòu)箱控制電纜的檢查和維護(hù)，避免加熱器附件接線端子老化和電纜浸泡受損現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部接線端子(三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)型斷路器)和插針式端子(三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)型和三相電氣聯(lián)動(dòng)型斷路器)的檢查和緊固，避免在斷路器合分閘過(guò)程中振動(dòng)導(dǎo)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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