高壓斷路器分閘閉鎖處理措施分析

喬國華，朱銀磊，魯 鵬，何亞坤

(河北省電力公司,石家莊 050021)

高壓斷路器作為電力系統(tǒng)的主要控制和保護(hù)元件，能夠切斷正常負(fù)荷電流和故障短路電流，對(duì)保證設(shè)備正常的倒閘操作和電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著非常重要的作用。高壓斷路器在運(yùn)行中發(fā)生機(jī)構(gòu)漏油、控制回路斷線等故障的概率很高[1]，經(jīng)統(tǒng)計(jì)河北省電力調(diào)度通信中心管轄范圍內(nèi)2008年共發(fā)生37起斷路器故障，其中有9起出現(xiàn)了斷路器分閘閉鎖的情況。斷路器分閘閉鎖對(duì)系統(tǒng)的影響較為嚴(yán)重，若不能及時(shí)處理，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)將會(huì)擴(kuò)大停電范圍，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起變電站全部停電，對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，出現(xiàn)在斷路器分閘閉鎖情況時(shí)，要盡快將其從系統(tǒng)中隔離。

1 斷路器分閘閉鎖原因及影響

斷路器出現(xiàn)分閘閉鎖主要是由斷路器各種操作機(jī)構(gòu)壓力異常，斷路器滅弧介質(zhì)壓力降低，斷路器控制回路故障造成。斷路器操作機(jī)構(gòu)滲、漏油，各種操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械箱銹蝕及進(jìn)水，各密封襯墊泄漏或斷路器輔助觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換不良等是引起斷路器分閘閉鎖的直接原因。SF6斷路器采用SF6氣體作為滅弧和絕緣的介質(zhì)，當(dāng)SF6氣體壓力降低時(shí)說明有漏氣現(xiàn)象發(fā)生，會(huì)對(duì)斷路器的絕緣和滅弧產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成絕緣擊穿、設(shè)備損壞。

2 斷路器分閘閉鎖的處理原則

a. 高壓斷路器發(fā)出分閘閉鎖異常信號(hào)時(shí),運(yùn)行人員應(yīng)立即到現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備，斷開斷路器跳閘電源，將斷路器可靠閉鎖，停用單相重合閘，通知檢修人員迅速到現(xiàn)場(chǎng)，盡快將異常斷路器停運(yùn)。

b. 如果控制回路存在故障，應(yīng)重點(diǎn)檢查分閘繞組、分相操作箱繼電器、斷路器控制把手等位置，在確定故障點(diǎn)后盡快處理。

c. 調(diào)度部門應(yīng)綜合考慮天氣、運(yùn)行方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及負(fù)荷情況等各種因素，采取對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行影響小、快捷易行的方案，將異常斷路器從系統(tǒng)中隔離，消除對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行的威脅。

d. 嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定的隔離開關(guān)操作范圍進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)帶負(fù)荷拉合隔離開關(guān)的情況。由于隔離開關(guān)在結(jié)構(gòu)上沒有滅弧裝置，不能用來接通、切斷負(fù)荷電流和空線路電容電流，但可在等電位的情況下解環(huán)轉(zhuǎn)移負(fù)荷電流。電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程規(guī)定的隔離開關(guān)操作范圍有：拉合220 kV及以下電壓等級(jí)空母線；拉合220 kV及以下斷路器可靠閉合情況下的旁路母線；拉合220 kV及以下3/2接線方式下的母線。

3 斷路器分閘閉鎖的處理措施

3.1 雙母線接線方式

目前，雙母線接線是220 kV電網(wǎng)普遍采用的一種接線方式，具有供電可靠性高，檢修方便，調(diào)度靈活，便于擴(kuò)建等特點(diǎn)。在這種接線方式下，處理斷路器分閘閉鎖故障要根據(jù)母聯(lián)斷路器和出線斷路器的不同情況進(jìn)行分析。

3.1.1 母聯(lián)斷路器分閘閉鎖處理方案

母聯(lián)斷路器出現(xiàn)分閘閉鎖，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成全站停電的情況，必須盡快將母聯(lián)斷路器從系統(tǒng)中隔離，嚴(yán)禁直接拉開隔離開關(guān)或造成母線分列運(yùn)行等情況的發(fā)生。可采用以下2種方案處理。

a. 用其他元件的2條母線側(cè)隔離開關(guān)跨接兩排母線后，拉開母聯(lián)斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)，將母聯(lián)斷路器隔離。該方法操作簡便易行，可減少操作時(shí)間，但某些配置舊母差保護(hù)的廠站不適用這種方法。采用隔離開關(guān)跨接的方法時(shí)，需注意母差保護(hù)方式與一次接線方式相適應(yīng)。用隔離開關(guān)解環(huán)操作時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程規(guī)定將母聯(lián)斷路器可靠閉鎖。

b. 將一排母線倒成空母線后，直接拉開母聯(lián)斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)，其優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng)，對(duì)配置任何母差保護(hù)的廠站都適用，但倒閘操作較多時(shí)，處理時(shí)間會(huì)較長。

一般情況下優(yōu)先選擇第1種方案，特別是在一些新站和出線較多的廠站，這種方案可以盡快隔離故障斷路器，只有在不滿足系統(tǒng)條件的情況下，才選擇第2種方案。

3.1.2 出線斷路器分閘閉鎖處理方案

a. 轉(zhuǎn)代停運(yùn)處理。 用旁路斷路器代路，然后將異常斷路器隔離。當(dāng)2臺(tái)斷路器并列運(yùn)行后應(yīng)首先斷開旁路斷路器的操作電源，之后才能拉開故障斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)，操作完后將旁路斷路器跳閘電源合上。該方案在雙母線接線的廠站最為常用，操作簡便、不破壞電網(wǎng)的一次結(jié)構(gòu)、對(duì)系統(tǒng)影響較小、供電可靠性高。但該方法對(duì)配置有旁路母線的廠站才有效，操作涉及的一、二次設(shè)備較多，操作時(shí)間相對(duì)較長，不利于盡快隔離故障元件。

b. 串代停運(yùn)處理。 通過倒母線方式使異常斷路器單占一排母線，然后用母聯(lián)斷路器串代拉開線路將異常斷路器隔離。其優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng)，幾乎所有斷路器(包括發(fā)電機(jī)出口斷路器)都可采用這種方法處理。但該方案必須倒單母線運(yùn)行，操作時(shí)間較長，且會(huì)降低系統(tǒng)可靠性。由于串代操作的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致線路停電，破壞系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成潮流的轉(zhuǎn)移，操作時(shí)需綜合考慮，避免出現(xiàn)相關(guān)設(shè)備過載。

c. 母聯(lián)兼旁路接線方式下采用串代停運(yùn)處理。針對(duì)母聯(lián)兼旁路的接線方式，由于在轉(zhuǎn)代操作前必須首先倒空一排母線，整個(gè)轉(zhuǎn)代過程包括倒母線時(shí)間加上轉(zhuǎn)代操作的時(shí)間，操作設(shè)備更多，操作時(shí)間更長，對(duì)迅速隔離缺陷斷路器不利。故在母聯(lián)兼旁路接線方式下建議采用串代停運(yùn)的方法隔離缺陷斷路器。

一般情況下，能夠轉(zhuǎn)代處理的優(yōu)先考慮轉(zhuǎn)代方案，不具備轉(zhuǎn)代條件的，再考慮串代拉開的方案。

3.2 3/2接線方式

3/2接線方式具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性，在任一母線故障或檢修時(shí)均不會(huì)導(dǎo)致停電，甚至兩排母線同時(shí)故障的極端情況下潮流仍能繼續(xù)送出。當(dāng)出現(xiàn)斷路器分閘閉鎖時(shí)采取的處理方法也有自己的特點(diǎn)。3/2主接線方式示意見圖1。

圖1 3/2主接線方式示意

3.2.1 靠母線側(cè)斷路器分閘閉鎖處理方案

靠母線側(cè)斷路器(以DL1為例)出現(xiàn)分閘閉鎖時(shí)可采用以下處理方案。

a. 用隔離開關(guān)解環(huán)。停用本串3個(gè)斷路器DL1、DL2、DL3的操作電源后，直接拉開DL1兩側(cè)隔離開關(guān)。若有檢修造成只有2個(gè)完整的3/2串時(shí)，需停用2串?dāng)嗦菲鞯牟僮麟娫?，確保操作隔離開關(guān)時(shí)2排母線的強(qiáng)制等電位，避免帶負(fù)荷拉開隔離開關(guān)。該方法操作時(shí)未造成母線或出線停電，能夠保持電網(wǎng)接線方式的完整性。但由于停用了某1串或2串?dāng)嗦菲鞯牟僮麟娫?，若此時(shí)母線或線路出現(xiàn)故障本站斷路器無法跳開，失靈保護(hù)動(dòng)作將造成本站兩排母線及多條線路對(duì)側(cè)開關(guān)跳閘，嚴(yán)重破壞電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

b. 用斷路器解環(huán)。斷開DL4、DL7斷路器后，Ⅰ號(hào)母線即為空母線，拉開DL1兩側(cè)隔離開關(guān)，隔離DL1斷路器后，合上DL4、DL7斷路器恢復(fù)Ⅰ號(hào)母線運(yùn)行。該方法操作時(shí)停運(yùn)了一排母線，但由于母線停電不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，其他斷路器也不受影響，若操作時(shí)母線或線路出現(xiàn)故障本站斷路器能夠跳開，不會(huì)造成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的破壞。若主變壓器沒有進(jìn)串而是直接連接在母線上，則采用該方案時(shí)會(huì)停運(yùn)1臺(tái)主變壓器，降低了本站的供電可靠性。

一般情況下，天氣條件允許時(shí)采用隔離開關(guān)解環(huán)的方案，該方案能夠最大程度上保持電網(wǎng)接線方式的完整性，所涉及的操作僅為1串或2串?dāng)嗦菲鞑僮麟娫吹耐Ｓ?、恢?fù)及拉開閉鎖斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)，用時(shí)在15 min左右。但該方案需充分考慮天氣因素，應(yīng)避免在雷、雨、雪、霧等惡劣天氣條件下進(jìn)行，防止出現(xiàn)操作時(shí)多條線路同時(shí)跳閘可能導(dǎo)致的事故擴(kuò)大。在出現(xiàn)大風(fēng)暴雨等惡劣天氣情況，L1、L2等線路出現(xiàn)跳閘時(shí)可以考慮用斷路器解環(huán)的方案。若是主變壓器直接連接在母線上，只能采用前一種方案。

3.2.2 中間斷路器分閘閉鎖處理方案

中間斷路器(以DL2為例)出現(xiàn)分閘閉鎖時(shí)，可采用以下處理方案。

a. 停用本串3個(gè)斷路器DL1、DL2、DL3的操作電源后，直接拉開DL2兩側(cè)隔離開關(guān)。

b. 斷開DL1、DL3及L1、L2線路對(duì)側(cè)斷路器后，拉開DL2兩側(cè)隔離開關(guān)。

采用第2種方案時(shí)，要求操作前進(jìn)行潮流計(jì)算，電網(wǎng)能夠短時(shí)滿足N-2情況下才可進(jìn)行上述操作，否則只能采取第1種方案。

3.3 單元接線方式斷路器分閘閉鎖處理方案

單元接線(即采用“機(jī)-變-線”方式的接線)如果出線斷路器有旁路隔離開關(guān)，可以將“遠(yuǎn)跳保護(hù)”由“失靈啟動(dòng)遠(yuǎn)跳”改為“直跳”方式，再合上旁路隔離開關(guān)，然后拉開異常斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)。操作前要保證遠(yuǎn)跳保護(hù)及通道的可靠運(yùn)行。

采用這種方案在一定程度上增加了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，如果異常隔離開關(guān)短時(shí)可以處理好，就避免了由于斷路器原因造成200 MW及以上大機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)或者臨時(shí)限電，對(duì)系統(tǒng)的影響較小。對(duì)于沒有旁路隔離開關(guān)的單元接線，則將機(jī)組降出力后拉開對(duì)側(cè)出線斷路器打閘停機(jī)，然后隔離異常斷路器。

4 結(jié)束語

斷路器分閘閉鎖處理應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式因地制宜，在不違反規(guī)程的情況下靈活運(yùn)用。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)斷路器缺陷的管理，進(jìn)一步完善現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程，可按照有關(guān)判據(jù)、數(shù)據(jù)等將斷路器異常情況分類匯總，細(xì)化現(xiàn)場(chǎng)處理流程，向值班人員提供相應(yīng)的判斷、匯報(bào)及處理的規(guī)范化規(guī)定，使現(xiàn)場(chǎng)值班員在事故處理時(shí)有章可循，有據(jù)可依，保證事故處理的正確性和快速性，保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張全元.變電站現(xiàn)場(chǎng)事故處理及典型案例分析[M].北京：中國電力出版社，2008.