500kV SF6斷路器二次回路障礙引起的分合閘不同期現(xiàn)象

唐志劍

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司 湖南長(zhǎng)沙 410000）

500kV SF6斷路器二次回路障礙引起的分合閘不同期現(xiàn)象

唐志劍

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司 湖南長(zhǎng)沙 410000）

本文針對(duì)瑞典ABB公司所產(chǎn)HPL550B2型500kV SF6斷路器，分析了引起斷路器分、合閘同期性超標(biāo)的主要原因，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，找到解決導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)問題的關(guān)鍵點(diǎn)，為今后同類型斷路器調(diào)試工作提供指導(dǎo)。

西門子；斷路器；同期性；K9節(jié)點(diǎn)；短路

1 引言

在電力系統(tǒng)中，SF6斷路器是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的終端設(shè)備，其可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，在例行試驗(yàn)中需經(jīng)常檢查、調(diào)試和維護(hù)。其中斷路器機(jī)械特性的測(cè)試是斷路器最重要的例行試驗(yàn)項(xiàng)目。

2 斷路器分、合閘同期性測(cè)試的意義

斷路器分、合閘同期性是指分閘或合閘時(shí)三相不同期的程度，要求不同期程度越小越好，斷路器分、合閘嚴(yán)重不同期，將造成線路或用電設(shè)備的非全相接入或切除。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)的靈敏度；中性點(diǎn)可能產(chǎn)生過電壓，引起中性點(diǎn)避雷器爆炸。此外，斷路器分閘不同期，將延長(zhǎng)斷路器燃弧時(shí)間，使滅弧室壓力增高，加重?cái)嗦菲髫?fù)擔(dān)，可能產(chǎn)生危及設(shè)備絕緣的過電壓，對(duì)斷路器的觸頭也會(huì)帶來(lái)?yè)p傷，并造成發(fā)電機(jī)、變壓器同期并列運(yùn)行不良。因此，在交接和例行試驗(yàn)時(shí)，必須對(duì)斷路器進(jìn)行三相分、合閘同期性試驗(yàn)。

3 SF6斷路器試驗(yàn)的方法

進(jìn)行SF6斷路器的機(jī)械特性同期性試驗(yàn)必須將測(cè)試設(shè)備的分合閘控制線接如斷路器控制回路，斷路器的二次回路中連有輔助觸點(diǎn)接觸器，接觸器的作用和原理是：當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動(dòng)鐵心，并帶動(dòng)交流接觸器點(diǎn)動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點(diǎn)復(fù)原，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，它的主要附件為輔助觸點(diǎn)。

進(jìn)行輔助觸點(diǎn)操作過程中使得接觸器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制，同時(shí)為線路短路繼電保護(hù)用。在斷路器的二次回路控制中，接觸器可以實(shí)現(xiàn)低電壓小電流控制高電壓大電流，還可以實(shí)現(xiàn)控制回路與主回路的隔離。

4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

2013年3月，試驗(yàn)人員在廣東鵝城±500kV換流變電站500kV交流場(chǎng)地，進(jìn)行了5611、5612、5613、5614斷路器的機(jī)械特性的測(cè)量工作，為ABB生產(chǎn)的斷路器型號(hào)為HPL550B2、額定電流：4000A、額定電壓：550kV、額定頻率：50Hz、生產(chǎn)廠家：瑞典ABB公司2002年生產(chǎn)?？刂苹芈冯妷簽橹绷?10V。

斷路器機(jī)構(gòu)為全彈簧斷路器、全彈簧SF6斷路器的滅弧原理是利用開斷短路電流時(shí)的電弧使SF6氣體熱膨脹的能量進(jìn)行吹弧，其分閘操作功約為壓氣式結(jié)構(gòu)斷路器的25倍左右，因此斷路器配用了全彈簧操作機(jī)構(gòu)。全彈簧操作機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)可靠、機(jī)械壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，同時(shí)避免了氣動(dòng)、液壓機(jī)構(gòu)存在的漏氣、漏油等潛在缺點(diǎn)，是電力系統(tǒng)在高電壓領(lǐng)域常采用的方式。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)人員首先對(duì)5611斷路器進(jìn)行了分、合閘試驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1。

試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)5611斷路器存在分、合閘不同期現(xiàn)象，經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，并對(duì)多次的合、分閘數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)合閘相間同期差總在9.1～ 10.1ms之間，標(biāo)準(zhǔn)差為5ms，超標(biāo)4～5ms、分閘相間同期差總在5.2～5.4ms之間，標(biāo)準(zhǔn)差為3ms，超標(biāo)2.2～2.3ms，導(dǎo)致三相不同期的原因?yàn)锳相斷路器速度過慢。

表1

6 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)，斷路器機(jī)械部分和電氣兩方面進(jìn)行故障查找：

（1）電氣方面的故障主要有操作回路的故障；二次回路絕緣不良；轉(zhuǎn)換接點(diǎn)接觸不良，壓力不夠變位等使分合閘回路不通；斷路器密度繼電器閉鎖操作回路等；

（2）而機(jī)械部分故障主要是斷路器操作機(jī)構(gòu)失靈。傳動(dòng)部分故障和斷路器本體的故障。其中操作機(jī)構(gòu)方面主要機(jī)構(gòu)脫扣，鐵芯卡死等。

（3）斷路器分合閘不同期可能是彈簧未儲(chǔ)能或未儲(chǔ)足，彈簧儲(chǔ)能鎖扣不可靠等故障。斷路器傳動(dòng)部分的故障主要有系統(tǒng)所用元件的材料性能不好；電磁操作閥針桿生銹、卡死，行程不夠、偏卡；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接部分脫銷，連接松動(dòng)等。三相共用一個(gè)操作機(jī)構(gòu)的斷路器，油、氣管配置不恰當(dāng)，也會(huì)引起斷路器不同期超標(biāo)現(xiàn)象。

（4）斷路器分合閘不同期超行程和拉桿卡澀等引起的現(xiàn)象。

（5）斷路器分合閘不同期可能液壓操作機(jī)構(gòu)油路管道中存在氣泡、液壓機(jī)構(gòu)壓力低于規(guī)定值，導(dǎo)致分合閘閉鎖，但是這臺(tái)500kV SF6斷路器無(wú)油路管道。所以試驗(yàn)人員排除了液壓操作機(jī)構(gòu)油路管道中的問題。

試驗(yàn)人員根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)初步判斷為機(jī)械部分故障：主要是A相斷路器彈簧機(jī)疲勞所致。導(dǎo)致彈簧壓力不夠，A相速度過慢，若進(jìn)行彈簧的調(diào)整及機(jī)構(gòu)故障回路的查找，要廠家人員進(jìn)行配合且檢修工期緊張，不具備操作條件。

7 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果

測(cè)試人員查看二次圖紙：斷路器如果進(jìn)行合閘操作必須將輔助觸點(diǎn)+K9及+K11的按鈕按住才能進(jìn)行合閘操作。

圖1 斷路器二次圖紙中合閘回路

圖2 斷路器二次圖紙中分閘回路

斷路器進(jìn)行分閘操作必須將+K9及+K10的按住才能進(jìn)行分閘操作。

圖3 斷路器輔助觸點(diǎn)人工按鈕操作圖

圖4 斷路器輔助觸點(diǎn)人工按鈕操作圖

圖5 斷路器接觸器輔助觸點(diǎn)圖

圖6 斷路器輔助觸點(diǎn)+K9觸點(diǎn)人工短路圖

試驗(yàn)人員反復(fù)進(jìn)行了調(diào)整和引線的接觸面，排除了一次測(cè)試線接觸方面的影響，5611 SF6斷路器三相不同期現(xiàn)象仍然存在（如圖7）。

試驗(yàn)人員認(rèn)真核對(duì)二次回路，發(fā)現(xiàn)分、合閘操作都通過輔助觸點(diǎn)+K9按鈕按住才能進(jìn)行操作。將輔助觸點(diǎn)+K9短接后，測(cè)試數(shù)據(jù)如表2。

8 結(jié)果分析

（1）測(cè)試數(shù)據(jù)如上：經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)5611A相SF6斷路器的合閘時(shí)間快了7～8ms，相間同期在合格范圍內(nèi)≤5ms，A相SF6斷路器的分閘時(shí)間快了4～5ms，相間同期在合格范圍內(nèi)≤3ms，數(shù)據(jù)為合格。為什么將A相 SF6斷路器的輔助觸點(diǎn)+K9進(jìn)行短路后，相間同期是合格的，我們仔細(xì)進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)+K9的接觸器按紐是接觸不好、內(nèi)部觸點(diǎn)松動(dòng)甚至接觸不到位。

圖7 斷路器二次接線原理圖

表2

（2）試驗(yàn)人員認(rèn)真分析了斷路器的機(jī)構(gòu)：全彈簧機(jī)構(gòu)、全彈簧SF6斷路器進(jìn)行分、合閘操作時(shí)因?yàn)閺椈蓛?chǔ)能到位、震動(dòng)力量大、嘈聲大引起接觸器的部分缺陷、還是+K9接觸器出廠時(shí)工藝方面的缺陷引起的相間同期不合格。

（3）試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)+K9觸點(diǎn)松動(dòng)、必須將+K9觸點(diǎn)短接后進(jìn)行測(cè)試工作方可出現(xiàn)合閘和分閘相間同期合格的現(xiàn)象。

9 結(jié)論

如果出現(xiàn)接觸器方面的問題，請(qǐng)運(yùn)行人員及時(shí)對(duì)有問題的接觸器進(jìn)行維修和更換，以避免斷路器合、分閘時(shí)二次回路引起的危及設(shè)備絕緣的過電壓。

[1]許穎，徐士行.過電壓護(hù)及絕緣配合.中國(guó)電力出版社，2006，9.

[2]王世閣.國(guó)產(chǎn)500kV輸變電設(shè)備運(yùn)行及事故分析.中國(guó)電力出版社，2006，9.

[3]陳家斌.怎樣處理電氣設(shè)備運(yùn)行中的異常.中國(guó)電力出版社，2005，7.

[4]中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合.

TM561.3

A

1004-7344（2016）15-0089-02

2016-4-21

唐志劍（1979-），男，技師，本科，主要從事高壓試驗(yàn)等工作。