SF6氣體密度繼電器缺陷分析

代英俊

(國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川 自貢 643000)

0 引言

SF6氣體具有優(yōu)良的滅弧性能和絕緣性能以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，被用作高壓斷路器的滅弧介質(zhì)。斷路器設(shè)備的電氣性能與SF6氣體密度有關(guān),在SF6氣體密度和體積都不變的情況下，氣體壓力隨溫度的升高而提高。由于SF6氣體的質(zhì)量不會(huì)發(fā)生變化，體積也不會(huì)發(fā)生變化，所以開關(guān)設(shè)備電氣特性也不會(huì)發(fā)生變化。由于直接測量SF6氣體密度比較困難，所以必須監(jiān)控SF6氣體壓力變化情況。SF6氣體壓力正常才能保證斷路器正常運(yùn)行。

1 工作原理

對于SF6斷路器通常使用指針式密度計(jì)連續(xù)不間斷監(jiān)測SF6氣體的壓力，密度計(jì)通常包含有額定壓力Pre、報(bào)警壓力Pae、閉鎖壓力Pme三個(gè)參數(shù)。密度計(jì)內(nèi)部共有三對接點(diǎn)，分別為報(bào)警、閉鎖1、閉鎖2，其中密度計(jì)是和內(nèi)部接點(diǎn)相連的。

SF6氣體壓力先后下降到報(bào)警、閉鎖壓力值時(shí)，這些接點(diǎn)將相繼閉合。當(dāng)壓力降低至報(bào)警壓力Pae時(shí)，報(bào)警接點(diǎn)閉合發(fā)出SF6氣壓低信號，此時(shí)需要補(bǔ)氣；若壓力繼續(xù)降低至閉鎖壓力Pme時(shí)，閉鎖接點(diǎn)閉合此時(shí)將會(huì)閉鎖斷路器分合閘操作。

2 缺陷情況

2019-05-11，某500 kV變電站按計(jì)劃開展斷路器本體三相不一致保護(hù)回路優(yōu)化工作，該斷路器僅配置單套本體三相不一致保護(hù)，本體三相不一致保護(hù)與手分回路共用出口繼電器K02。

改造方案為：單套配置本體三相不一致保護(hù)的機(jī)構(gòu)，只對該單套回路進(jìn)行優(yōu)化，不進(jìn)行雙重化改造，取第一組直流電源，僅作用于第一組跳圈。將本體三相不一致保護(hù)跳閘回路正電改接到三相斷路器常閉輔助接點(diǎn)并聯(lián)回路之后，確保斷路器至少一相在分位時(shí)，跳閘回路才能獲取正電。同時(shí)由于本體三相不一致保護(hù)與手分回路共用出口繼電器時(shí)，取消公用出口繼電器K02接點(diǎn)的本體三相不一致保護(hù)跳閘功能，新增出口繼電器K98，將繼電器K98的接點(diǎn)串接于第一組跳閘回路中，回路中新增一塊三相不一致保護(hù)功能投退壓板(三相不一致時(shí)間繼電器及出口繼電器線圈回路共用)。

改造工作完成后采用電位測試法驗(yàn)證本體三相不一致保護(hù)是否存在寄生回路。斷路器兩組控制電源均為直流220 V，在斷開第一組控制電源后，在第一組分閘回路中測得電壓(見表1)；斷開第二組控制電源后，在第二組分閘回路中測得電壓（見表2）。表2測試電壓表明，兩組分閘回路之間存在寄生回路。

表1 斷開第一組控制電源后電壓 V

表2 斷開第二組控制電源后電壓 V

3 檢查處理

再次檢查整個(gè)斷路器本體三相不一致保護(hù)回路是否存在寄生回路，核對圖紙及現(xiàn)場接線未發(fā)現(xiàn)寄生回路。由于第一組分閘控制回路與第二組分閘控制回路之間不存在寄生回路，最后檢查發(fā)現(xiàn)電位法測試電壓來自SF6氣體密度繼電器，對SF6氣體密度繼電器開展絕緣電阻測試，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。由于該斷路器A相SF6氣體密度繼電器報(bào)警、閉鎖1、閉鎖2之間絕緣電阻已低于標(biāo)準(zhǔn)值20 MΩ，同時(shí)B，C相報(bào)警、閉鎖接點(diǎn)之間絕緣電阻存在降低趨勢，為保證設(shè)備正常運(yùn)行，將A，B，C三相SF6氣體密度繼電器更換。更換SF6氣體密度繼電器后再次采用電位測試法進(jìn)行驗(yàn)證，未發(fā)現(xiàn)異常。

表3 絕緣電阻 MΩ

檢查拆卸下來的SF6氣體密度繼電器接點(diǎn)存在銹蝕現(xiàn)象。對銹蝕的接點(diǎn)進(jìn)行打磨除銹處理后再次測量接點(diǎn)之間絕緣電阻，其絕緣電阻并未增大。

4 缺陷原因分析

該500 kV變電站周圍存在2個(gè)大型火力發(fā)電廠，酸雨較多，污穢等級高；同時(shí)該斷路器為瓷柱式SF6斷路器，長期戶外運(yùn)行，其SF6氣體密度繼電器防雨罩存在較大縫隙，不能完全遮蔽二次接頭，雨水易浸入接頭，在酸雨作用下二次接頭接線端子由外到內(nèi)銹蝕導(dǎo)致接點(diǎn)之間絕緣降低。

SF6氣體密度繼電器閉鎖1接點(diǎn)接入第一套直流系統(tǒng)，閉鎖2接點(diǎn)接入第二套直流系統(tǒng)，當(dāng)閉鎖1與閉鎖2接點(diǎn)之間的絕緣電阻降低將會(huì)導(dǎo)致兩套直流互竄引起變電站直流系統(tǒng)接地故障，而直流系統(tǒng)接地會(huì)增加斷路器拒動(dòng)、誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，降低電網(wǎng)可靠性。

5 防范措施

(1) 按周期開展SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)工作。校驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包含絕緣電阻，使用直流工作電壓為500 V的絕緣電阻表在正常工作條件下測量，各對接點(diǎn)之間、接點(diǎn)與外殼之間的絕緣電阻不低于20 MΩ。發(fā)現(xiàn)絕緣電阻不合格或是存在絕緣電阻降低趨勢的氣體密度繼電器應(yīng)及時(shí)更換。

(2) 戶外斷路器應(yīng)采取防止密度繼電器及二次接頭受潮的防雨措施。密度繼電器本體及二次電纜進(jìn)線端子應(yīng)一起被遮蔽，防雨罩45°向下使雨水不能直淋。