500kV斷路器重合閘合分閘異常及處理措施

周承啟

摘 要：斷路器是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、可靠供電，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種有效電力開關(guān)裝置，保障其正常工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。結(jié)合一起500 kV斷路器合分閘異常故障，根據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)錄波數(shù)據(jù)探討了故障的原因及應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：斷路器；重合閘；合分閘異常；分閘時(shí)間延長(zhǎng)

中圖分類號(hào)：TM561.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.097

電力系統(tǒng)輸電線路的故障大多數(shù)是暫時(shí)性的。當(dāng)繼電保護(hù)動(dòng)作切斷電源之后，利用自動(dòng)重合閘保護(hù)裝置，能經(jīng)短時(shí)間延時(shí)后重新自動(dòng)閉合斷路器，使系統(tǒng)故障跳閘后很快恢復(fù)正常運(yùn)行，提高供電的可靠性，減少停電損失，而且有利于暫態(tài)穩(wěn)定，增加線路的送電容量。但是，任何裝置設(shè)備在投入使用的過(guò)程中都不可避免地出現(xiàn)故障，斷路器也不例外。有效提高斷路器的正確動(dòng)作率，提高設(shè)備安全、可靠運(yùn)行水平是保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的緊迫需求。

1 500 kV斷路器重合閘合分閘異常情況介紹

500 kV系統(tǒng)為3/2接線方式，由4個(gè)完整串和4個(gè)不完整串構(gòu)成，接入8條線路和4臺(tái)機(jī)組，有SF6斷路器共計(jì)20臺(tái)。斷路器液壓機(jī)構(gòu)為L(zhǎng)W10B-550/CYT型，2012年出廠產(chǎn)品。2014-07-11T18：55，某線路發(fā)生B相接地，2套主保護(hù)正確動(dòng)作，兩開關(guān)B相跳閘，中開關(guān)先重合，重合于故障后，2套主保護(hù)動(dòng)作加速跳開兩開關(guān)三相。對(duì)于此次故障而言，本側(cè)保護(hù)動(dòng)作全部正確，但通過(guò)錄波分析發(fā)現(xiàn)，中開關(guān)B相斷路器在“分—合—分”過(guò)程中第一次跳閘后“合—分”階段用時(shí)141 ms，時(shí)間偏長(zhǎng)于其他兩相，屬不正?，F(xiàn)象。

2 500 kV斷路器重合閘合分閘異常

2.1 斷路器不正?，F(xiàn)象初步分析

2.1.1 故障時(shí)原始錄波數(shù)據(jù)資料

故障錄波器捕獲到的電壓、電流波形如圖1所示。

經(jīng)分析研究，從圖1中可發(fā)現(xiàn)，B相電流未及時(shí)切除，故障錄波圖顯示切除故障時(shí)間比A，C相延長(zhǎng)了約141 ms。直接原因是中開關(guān)B相斷路器在“分—合—分”重合閘過(guò)程中“合—分”階段用時(shí)過(guò)長(zhǎng)。由于中開關(guān)B相斷路器重合于永久性故障，每套保護(hù)出口為同一繼電器加速三跳，兩套主保護(hù)同時(shí)出口，因此，排除保護(hù)裝置引起B(yǎng)相分閘比其他兩相分閘慢。

2.1.2 斷路器技術(shù)參數(shù)及分閘操作過(guò)程原理

斷路器技術(shù)參數(shù)如下：

設(shè)備型號(hào)：LW10B-550/CYT（SF6斷路器）；

額定操作順序：分—0.3 s—合分—180 s—合分；

斷路器合—分時(shí)間：（55±5）ms。

分閘電磁鐵接受命令后，打開分閘一級(jí)閥的閥口，分閘放大閥閥桿右端的高壓油通過(guò)分閘一級(jí)閥泄放到油箱。此時(shí)，高壓油經(jīng)φ0.8 mm節(jié)流孔來(lái)不及補(bǔ)充。分閘放大閥右端失壓后，在左端高壓油的作用下向右運(yùn)動(dòng)。打開閥口，主閥右端的高壓油被泄放進(jìn)油箱。此時(shí)，主閥只有左端受高壓油作用，使得主閥閥桿向右運(yùn)動(dòng)，封住合閘閥口，打開分閘閥口。工作缸下部原有的高壓油與低壓油連通，壓力降為0. 這樣，工作缸活塞在上部高壓作用下向下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分閘。工作缸活塞下部壓力降為0的同時(shí)，信號(hào)缸活塞左端壓力也降為0，活塞在右端常高壓推動(dòng)下向左運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)輔助開關(guān)轉(zhuǎn)換，切斷分閘命令，合閘回路接通。主控室內(nèi)的分閘指示信號(hào)接通。分閘電磁鐵斷電后，分閘一級(jí)閥閥桿在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，閥口關(guān)閉。此時(shí)，分閘一級(jí)閥的高壓端和分閘放大閥的右端在與高壓油相連的φ0.8 mm節(jié)流孔持續(xù)不斷的高壓油補(bǔ)充下，重新建立起高壓，分閘放大閥在右高壓的作用下向左運(yùn)動(dòng)，復(fù)位封住閥口?？刂崎y主閥閥桿右端通過(guò)主閥閥桿上φ0.8 mm節(jié)流孔與代壓邊通，保持此端為低壓狀態(tài)，進(jìn)而使主閥桿在左端高壓的作用下封住合閘閥口，確保主閥處在分閘位置。其中多次提到φ0.8 mm節(jié)流孔，由于液壓機(jī)構(gòu)采用信號(hào)缸作為輔助開關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)元件，輔助開關(guān)是由信號(hào)缸帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的，而信號(hào)缸轉(zhuǎn)換的快慢可以通過(guò)節(jié)流孔的調(diào)整實(shí)施控制，因此，斷路器的合—分時(shí)間可以調(diào)節(jié)。

2.1.3 第二次分閘時(shí)間延長(zhǎng)的原因

第二次分閘時(shí)間延長(zhǎng)的主要原因有以下3點(diǎn)：①線路B相接地產(chǎn)生的故障電流較大。如果斷路器滅弧室內(nèi)SF6氣體滅弧壓力建立時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)導(dǎo)致第二次分閘時(shí)間長(zhǎng)。②由于斷路器的操作機(jī)構(gòu)采用的是液壓機(jī)構(gòu)，因此，液壓油壓力降低也可引起分閘時(shí)間較長(zhǎng)。③斷路器液壓機(jī)構(gòu)回油油路不暢，引起斷路器第二次分閘時(shí)間延長(zhǎng)。

2.2 進(jìn)一步排查原因

對(duì)于以上可能的原因，第一種可能性不大且現(xiàn)場(chǎng)不具備觀測(cè)條件，可排除；對(duì)于第二種原因的可能性，將現(xiàn)場(chǎng)斷路器B相液壓機(jī)構(gòu)的參數(shù)與A，C相對(duì)比，液壓操作機(jī)構(gòu)液壓油壓力約為32.8 MPa，屬正常范圍，而且通過(guò)對(duì)故障錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)B相斷路器在“單次分閘”時(shí)，與A，C兩相比并無(wú)異常，第二種原因也可排除。因此，斷路器出現(xiàn)的重合后分閘時(shí)間不正?，F(xiàn)象基本可斷定為液壓機(jī)構(gòu)回油油路不暢所致。

2.3 原因的確認(rèn)及處理

為了進(jìn)行更專業(yè)和更科學(xué)的驗(yàn)證，2014-07-17，工作人員在中開關(guān)退出運(yùn)行并做好安全措施后，準(zhǔn)備使用DTF-2228斷路器特性綜合分析儀對(duì)A，B，C三相斷路器進(jìn)行開合特性試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)按照“分閘—300 ms后合閘—20 ms后分閘”的動(dòng)作順序。

試驗(yàn)前，對(duì)斷路器A，B，C三相液壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行了查看，發(fā)現(xiàn)信號(hào)缸外側(cè)面定徑孔頂絲桿螺栓、外露絲扣數(shù)量有差別。經(jīng)仔細(xì)查看，B相外露絲扣明顯少于其他2相。為了比較，將未調(diào)整之前A，B，C三相斷路器的合、分時(shí)間特性進(jìn)行了記錄，如表1所示。由表1可知，按以上動(dòng)作順序，A，B，C三相第二次分閘時(shí)間分別約為55.6 ms、171.6 ms和55.8 ms。相比之下，B相存在明顯延遲。

經(jīng)分析研究，由于液壓機(jī)構(gòu)中信號(hào)缸的節(jié)流孔徑偏小，在“分—合—分”中短暫的“合—分”階段，液壓油回油量不足導(dǎo)致回油量恢復(fù)不正常。對(duì)B相斷路器液壓操作機(jī)構(gòu)信號(hào)缸外側(cè)面定徑孔螺桿逆時(shí)針旋出，外露扣數(shù)與其他2相相近，即增大了B相節(jié)流孔徑后（相當(dāng)于對(duì)信號(hào)缸的節(jié)流孔徑進(jìn)行了調(diào)節(jié)），再按同樣的順序試驗(yàn)，對(duì)A，B，C三相斷路器的合、分時(shí)間特性進(jìn)行了記錄，如表2所示。此時(shí)，A，B，C三相第二次分閘時(shí)間分別約為55.1 ms、54.5 ms和54.4 ms。三相偏差處于正常范圍，B相斷路器合—分時(shí)間慢這一不正?，F(xiàn)象消失。

3 處理措施

對(duì)其余斷路器液壓機(jī)構(gòu)信號(hào)缸外側(cè)定徑孔調(diào)節(jié)螺桿絲扣外露尺寸進(jìn)行對(duì)比檢查，發(fā)現(xiàn)同一開關(guān)三相該部件尺寸差別較大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先安排停電，試驗(yàn)、調(diào)整。

在今后的斷路器定期維護(hù)試驗(yàn)工作中，斷路器動(dòng)特性試驗(yàn)項(xiàng)目增加斷路器“分—合—分”時(shí)間測(cè)試。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，提高斷路器安全、可靠運(yùn)行水平有利于提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，增大線路送電容量，改善繼電保護(hù)的效能。目前，我國(guó)正處于工業(yè)高速發(fā)展的好時(shí)代，各行各業(yè)對(duì)用電的安全性和可靠性等綜合需求越來(lái)越高。因此，每一個(gè)電力電氣工作者都應(yīng)該肩負(fù)起加強(qiáng)掌握專業(yè)技能、拓寬設(shè)備維護(hù)面、對(duì)斷路器裝置進(jìn)行深入研究，探討、研究如何提高供電的安全性、穩(wěn)定性和可靠性的責(zé)任。

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〔編輯：劉曉芳〕