ＳＦ₆斷路器氣體監(jiān)控回路的分析與比較

【摘要】文章從SF₆斷路器氣體密度繼電器電氣原理出發(fā)，對(duì)SF₆斷路器氣體壓力低報(bào)警和氣體壓力異常閉鎖兩個(gè)監(jiān)控回路的接線方式進(jìn)行分析和比較，目的是使電力設(shè)備安裝及運(yùn)行人員能夠深入掌握SF₆斷路器氣體監(jiān)控回路的保護(hù)原理，確保該設(shè)備正確合理的接線和安全可靠的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】SF₆斷路器 氣體監(jiān)控回路 分析 比較

0引言

SF₆(六氟化硫)斷路器是以SF₆氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，配用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有開斷能力強(qiáng)，操作功率小，可靠性高，維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在當(dāng)前電力系統(tǒng)各級(jí)變電所的建設(shè)和改造中得到了廣泛的應(yīng)用。

SF₆斷路器的三個(gè)極柱充滿SF₆氣體，在運(yùn)行時(shí)三相氣體連通，并采用指針式氣體密度繼電器對(duì)設(shè)備內(nèi)的SF₆氣體密度進(jìn)行監(jiān)視并發(fā)出控制信號(hào)，具有溫度補(bǔ)償功能。當(dāng)環(huán)境溫度變化引起SF₆氣體的壓力變化時(shí)，控制器不會(huì)動(dòng)作。只有當(dāng)SF₆氣體泄露而引起壓力變化到一定限值時(shí)，控制器就會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，在發(fā)出“氣壓異常信號(hào)”的同時(shí)閉鎖斷路器的分合閘操作，以保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

1指針式SF₆氣體密度繼電器的電氣原理及接線

SF₆斷路器氣體繼電器類似于變壓器瓦斯繼電器的工作原理，一般引出兩種性質(zhì)的兩對(duì)接點(diǎn)，這兩對(duì)接點(diǎn)我們?cè)诠ぷ髦型ǔ７Q作報(bào)警接點(diǎn)和閉鎖接點(diǎn)，分別用綠色引線和紅色引線予以區(qū)別，反應(yīng)了氣體壓力降低“輕”和“重”的兩種狀態(tài)。

下面我們以典型的江蘇省如皋高壓電器廠生產(chǎn)的LW36-126型戶外自能式六氟化硫斷路器為例，說(shuō)明它們?cè)跀嗦菲鳈C(jī)構(gòu)箱內(nèi)的電氣接線（如圖1所示）。

圖1所示為斷路器機(jī)構(gòu)箱SF₆氣體密度繼電器及其輔助繼電器構(gòu)成的低氣壓報(bào)警和氣壓異常閉鎖回路圖。氣體密度繼電器的報(bào)警接點(diǎn)MJ1和MJ2僅用來(lái)發(fā)“低氣壓報(bào)警”信號(hào)，此時(shí)，斷路器依然能夠正常的分合閘操作，它只是提醒運(yùn)行人員斷路器SF₆氣壓已經(jīng)低于正常限值，需要及時(shí)補(bǔ)氣。

當(dāng)斷路器SF₆氣體泄露到另一個(gè)限值（無(wú)論在任何情況下操作時(shí)，SF₆氣體壓力不得低于0.3Mpa，否則會(huì)引起斷路器機(jī)械損傷)，氣體密度繼電器的閉鎖接點(diǎn)MJ3和MJ4動(dòng)作，則不但要報(bào)“氣壓異常閉鎖信號(hào)”，同時(shí)啟動(dòng)輔助繼電器DBJ，觸點(diǎn)DBJ21和DBJ22以及DBJ31和DBJ32同時(shí)動(dòng)作，閉鎖了斷路器的分合閘操作回路，以確保斷路器的安全可靠運(yùn)行。

2SF₆斷路器氣體監(jiān)控信號(hào)的兩種接線方式

如何將戶外斷路器與控制室內(nèi)保護(hù)裝置進(jìn)行正確的接線連接，實(shí)現(xiàn)氣體低壓報(bào)警和氣體異常閉鎖功能，是我們下面要接著討論的部分。

2.1啟用斷路器機(jī)構(gòu)箱閉鎖回路的接線方式

(1) 如圖1所示，將斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的端子排端子DP1和DP2短接，即可在斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)構(gòu)成完整的氣壓異常閉鎖控制回路，直接由機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的輔助繼電器DBJ接點(diǎn)閉鎖斷路器分合閘操作。

(2) 將SF₆氣體密度繼電器的低氣壓報(bào)警接點(diǎn)MJ1和MJ2，以及輔助繼電器的氣壓異常閉鎖信號(hào)輔助繼電器接點(diǎn)DBJ13和DBJ14直接引入控制屏的測(cè)控裝置，由測(cè)控裝置對(duì)接入的端子進(jìn)行對(duì)應(yīng)的端子定義，同時(shí)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)向后臺(tái)機(jī)報(bào)送。這樣就形成了完整的斷路器SF₆氣體壓力監(jiān)控信號(hào)傳輸和上報(bào)工作。

2.2啟用保護(hù)裝置閉鎖回路的接線方式

目前，由于SF₆斷路器應(yīng)用的廣泛性，一些保護(hù)裝置（尤其35kV保護(hù)裝置和110kV保護(hù)裝置），在設(shè)計(jì)時(shí)都充分考慮了對(duì)SF₆斷路器的適應(yīng)性。以南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-941A110kV成套線路保護(hù)裝置進(jìn)行二次接線為例，其典型的氣體壓力閉鎖回路如圖2所示。

(1) 如圖2所示，將斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)SF₆氣體繼電器氣壓異常閉鎖接點(diǎn)接入保護(hù)裝置跳、合閘壓力閉鎖回路（同時(shí)，圖1中斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的DP1和DP2保持?jǐn)嚅_位置）。當(dāng)氣體壓力低于操作限值時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)跳合閘壓力繼電器，由跳合閘壓力繼電器觸點(diǎn)在保護(hù)裝置內(nèi)部即完成斷路器跳合閘操作閉鎖，同時(shí)啟動(dòng)壓力閉鎖信號(hào)。

(2) 將斷路器機(jī)構(gòu)箱SF₆氣體繼電器低壓報(bào)警接點(diǎn)接入保護(hù)裝置光電隔離元件端子，當(dāng)壓力低于一定限值時(shí)，發(fā)光二極管燈亮，同時(shí)定義的低氣壓信號(hào)報(bào)警。

(3) 以上信號(hào)同時(shí)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)向后臺(tái)機(jī)報(bào)送，形成了完整的斷路器SF₆氣體壓力監(jiān)控信號(hào)傳輸和上報(bào)工作。

3兩種氣體監(jiān)控回路的接線方式比較

(1) 啟用斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)閉鎖回路的接線方式是通過(guò)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的輔助繼電器動(dòng)作，在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)完成了氣壓異常閉鎖斷路器的操作。而氣壓異常及低氣壓報(bào)警兩個(gè)監(jiān)控信號(hào)是通過(guò)控制屏上的測(cè)控裝置上報(bào)并同時(shí)傳送到后臺(tái)機(jī)的。

(2) 啟用保護(hù)裝置閉鎖回路的接線方式是通過(guò)保護(hù)裝置插件上的壓力繼電器動(dòng)作，在保護(hù)裝置內(nèi)部即完成了氣壓異常閉鎖斷路器的操作。而氣壓異常及低氣壓報(bào)警兩個(gè)監(jiān)控信號(hào)是通過(guò)對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置上報(bào)并同時(shí)傳送到后臺(tái)機(jī)的。

(3) 機(jī)構(gòu)箱內(nèi)閉鎖方式的優(yōu)點(diǎn)是外部二次保護(hù)或通訊回路在出現(xiàn)任何故障時(shí)，斷路器現(xiàn)場(chǎng)就地操作都受壓力閉鎖回路控制，斷路器的操作在氣體壓力異常的情況下仍然被保護(hù)，不至于造成斷路器的機(jī)械損傷。但在正常運(yùn)行的情況下，對(duì)斷路器的輔助繼電器可靠性和準(zhǔn)確性提出了更高的要求，在具體的運(yùn)行過(guò)程中，它的保護(hù)靈敏度相對(duì)較低。

(4) 保護(hù)裝置內(nèi)閉鎖方式的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)靈敏度相對(duì)較高，選擇性范圍更大，如圖2，可以根據(jù)斷路器氣體的不同限值分別采用跳閘、合閘以及跳、合閘壓力閉鎖的回路接入。但它的可靠性相對(duì)較弱，如果在二次保護(hù)或通訊回路出現(xiàn)故障，而需要進(jìn)行斷路器現(xiàn)場(chǎng)就地操作時(shí)，由于機(jī)構(gòu)箱內(nèi)就地操作回路仍然完好（原因是氣體壓力用輔助繼電器未接入，其操作回路中的接點(diǎn)不動(dòng)作，仍然在閉合狀態(tài)），在氣體壓力異常情況下進(jìn)行操作就會(huì)造成設(shè)備事故發(fā)生。

4結(jié)束語(yǔ)

本文分析和討論的SF₆斷路器氣體監(jiān)控信號(hào)的原理和接線，只是電力設(shè)備控制和保護(hù)的一個(gè)方面。隨著電力網(wǎng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，二次保護(hù)和通訊系統(tǒng)的作用也越來(lái)越突出，對(duì)于電力設(shè)備安裝、運(yùn)行、和維護(hù)人員的專業(yè)水平要求也就越來(lái)越高。這就要求安裝、運(yùn)行及維護(hù)人員要正確理解電力設(shè)備二次回路在實(shí)際中的接線方式和接線原理，并掌握保護(hù)裝置、測(cè)控裝置以及后臺(tái)工控機(jī)等對(duì)一次設(shè)備的檢測(cè)、控制和保護(hù)作用。這樣，即使在設(shè)備有了故障的情況下，也能根據(jù)故障現(xiàn)象和對(duì)系統(tǒng)回路的分析，做出正確、準(zhǔn)確的原因判斷，做到及時(shí)檢修、及時(shí)恢復(fù)，以確保電力設(shè)備健康穩(wěn)定、安全可靠的運(yùn)行。