220kV气体绝缘金属封闭组合电器断路器SF6低气压闭锁回路改进探讨方案.docx

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1、当气体绝缘金属封闭组合电器（GIS）断路器中SF6气体压力过低时应通过密度继电器及其触点闭锁断路器分合闸操作。针对目前闭锁方案中未考虑密度继电器触点不可靠的问题，提出一种新的SF6气压低闭锁回路改进方案，能简单有效地解决原闭锁回路中的隐患，且具有现场施工简便、改造难度小的优点，对生产运维具有一定实用价值。气体绝缘金属封闭组合电器（gasinsulatedswitchgear,GIS）设备内部采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质，在正常运行情况下，必须保持GlS设备内SF6的气压在正常范围内（一般为0.40.6MPa）0特别是对于GIS设备中的断路器气室，其气体压力值是否满足要求关系到断路器的灭弧和

2、绝缘能力，在断路器SF6压力过低时分合断路器会导致严重后果。为了避免这种情况，在断路器机构分合闸回路中均设置低气压闭锁回路，以便在断路器SF6压力过低时闭锁分合闸操作。根据相关规定，低气压闭锁回路均由断路器本体实现。目前各断路器自身的闭锁回路尚未考虑密度继电器的触点故障情况，所以不能完全适应现场运行需要。因此，根据运行实际的需求，有必要对断路器闭锁回路进行分析，找到一种可靠的改进方案，用以消除设备隐患，更好地为系统运行服务。1GlS设备SF6压力低闭锁原理GIS设备断路器SF6压力低闭锁方案不完全一致，但其基本工作原理和组成差别不大，主要由密度继电器及其触点、中间继电器及其触点构成，断路器气室

3、SF6压力由密度继电器监视，当SF6压力降低时，密度继电器相应的报警或闭锁触点闭合，起动对应的中间继电器，再由中间继电器开出触点，切断操作回路，实现分合闸闭锁。闭锁回路工作原理示意图如图1所示，其密度继电器分相装设，每个密度继电器2对闭锁触点，1对报警触点。断路器SF6压力降低至报警值时，报警触点起动中间继电器K3,K3开出动合触点用以向监控端和报警主机发信；SF6压力继续降低至闭锁值时，2对闭锁触点分别起动中间继电器Kl、K2,继电器KLK2电源分别由第一组操作电源、第二组操作电源提供，KI、K2继电器起动后，其动断触点切断断路器分合闸回路，实现对断路器的分合闸操作闭锁。201202图1常规

4、压力低闭锁回路工作原理示意图2当前闭锁回路方案缺陷分析当前闭锁方案中，要求密度继电器在断路器压力降低时，能正确输出报警或闭锁触点，且同时起动两个中间继电器，方能有效闭锁分合闸回路。该闭锁回路有以下缺陷：1）若密度继电器的闭锁触点任意一对有损坏或接触不良，将无法同时起动KI、K2继电器。若仅有Kl继电器起动，则第二组分闸回路未闭锁，断路器可能在低气压情况下在第二组操作电源进行分闸，导致严重事故；反之，若仅K2继电器起动，则第一组分闸和合闸回路未被完整闭锁。2）考虑到密度继电器的输出触点很靠近，当其锈蚀时，可能导致触点短路,这样的情况在户外GlS设备中出现的概率更大，该情况下将导致断路器误闭锁,造

5、成断路器拒动，进而扩大事故范围。事实上，由于密度继电器安装在机构本体，经常承受开关动作的振动，其内部的校正回路也会随着外界温度的变化而波动，实际运行中也发生过密度继电器输出触点接触不良、锈蚀等情况导致闭锁回路的不正确动作。3断路器闭锁回路改进方案为了更好地满足运行实际，使断路器的低气压闭锁回路能更真实地反映一次设备的情况，达到系统安全稳定运行的要求：1)SF6压力正常运行时，断路器分合闸回路可靠不误闭锁，防止开关拒动扩大故障范围；2)SF6压力降低至闭锁值时，可靠闭锁断路器分合闸回路并及时告警。针对这两点要求，提出改进方案，改进方案包括以下部分：1)各中间闭锁继电器触点相互闭锁根据前面的分析可

6、知，断路器闭锁回路方案中，均是由密度继电器触点分别起动2个中间继电器，两个中间继电器的输出触点再去闭锁分合闸回路。这种方案，未能考虑密度继电器的输出触点可靠性问题，因此采用如图2所示的相互闭锁方案。201202图2两个继电器相互闭锁在断路器的分合闸回路中，均分别串联两个中间继电器的触点。这样，任意一个闭锁继电器动作，均能有效闭锁分合闸回路，防止出现因某一个密度继电器触点不可靠导致的气压降低时有一组控制回路无法闭锁的情况。可以实现完整的分合闸闭锁。2)“一段输出闭锁二段”闭锁相互闭锁有效考虑了密度继电器的输出触点可靠性问题，但仍不够完整，无法防止因触点原因产生的误闭锁。根据规定，当断路器SF6压

7、力下降时，首先应报警提醒运行人员补气，若继续下降，方进入闭锁状态。为了更可靠地反映实际运行情况，提出增加如图3所示的“一段输出闭锁二段”的闭锁方案。图3改进的压力低闭锁回路将SF6报警继电器的常开触点串入Kl和K2继电器的起动回路中，必须要报警触点可靠闭合后，才能够起动KI和K2继电器，操作回路中的分合闸回路才有可能被闭锁。可最大限度地防止误闭锁；同时，当任意一个闭锁继电器动作时，能有效闭锁分合闸回路。4改进方案可行性分析及实行情况根据分析，提出的改进方案施工简单易行，相比原回路，仅需要增加2对报警触点用以串接入闭锁回路。由于GIS结构断路器中，报警触点经过中间继电器重动，因此可以提供多个报警

8、触点。不需要增加新的设备，现场施工量小，在改造工程中易于实现。同时，考虑220kV断路器有两组操作电源，闭锁回路中均采用的是中间继电器的动断触点，用以切断操作回路。当采用新的改进方案时，若第一组或第二组操作电源消失时，相应的闭锁继电器KI或K2将无法被起动，其动断触点保持闭合，不影响操作回路的正确接通或断开。在操作回路上，没有拒动或误动的风险。目前已根据所提出的改进方案，对多个变电站的高压断路器闭锁回路进行了改造，现场运行效果显示，新的闭锁回路能有效避免原有方案的缺陷，较好地反映运行实际。本文结合运行生产实际，提出一种“一段输出闭锁二段”的SF6气压低闭锁新方案，能较好地解决密度继电器的触点故

9、障导致分合闸回路误动或拒动的问题，为实际生产提供了一种有效的方案，具有生产指导意义和价值。但是由于本文提出的方案采用了更多的触点，在一定程度上增加了回路的复杂性，这些触点若是发生故障又会带来新的问题。对此可结合现场实际情况，采用设备选型、改善运行工况的方法来解决。分相断路器SF6气压低闭锁跳合闸回路的优化高压断路器中的SF6气体起着绝缘和灭弧的作用，如果SF6气体不充足，高压断路器的灭弧功能就会受到限制。因此，为了防止因气压下降后不能可靠灭弧而发生断路器爆炸，大部分变电站的220kV线路采取串入SF6重动继电器接点来实现SF6气压低闭锁分合闸回路。现就继电器的两种设计方案进行对比和解析。方案一

10、：正常运行情况下，断路器的A、B、C三相是处于合闸状态。如图，气压闭锁A、B、C三相共用一个SF6重动继电器（DBJ）。假设断路器A相的SF6气体气压低，回路动作情况：1） MJ2A继电器的3-4接点闭合一DBJl继电器线圈得电f三相合闸回路中DBJl继电器的2122常闭接点断开,三相分闸I回路中DBJl继电器的61-62常闭接点断开一切断三相合闸回路和三相分闸I回路；2) MJ2A继电器的5-6接点闭合fDBJ2继电器线圈得电f三相分闸II回路中DBJl继电器的21-22常闭接点断开f切断三相分闸H回路。此种情况下，如果线路B相发生瞬时性故障或者永久性故障，线路B相中有故障电流，从而启动保护

11、，在发线路保护动作跳B相断路器命令的同时，向母差保护发B相启动失灵命令，因线路B相分闸回路被切断，则线路B相断路器不会跳闸，此时，线路B相中仍有故障电流，母差保护启动失灵动作，跳开母线上所有开关，从而隔离故障支路。方案二：相分合闸回路中分别串入SF6重动继电器常闭接点。此时，假设断路器A相的SF6气体气压低，回路动作情况：I)MJ2A继电器的3-4接点闭合一DBJIA继电器线圈得电一A相合闸回路中DBJlA继电器的2122常闭接点断开，A相分闸I回路中DBJlA继电器的6162常闭接点断开一切断A相合闸回路和A相分闸I回路；3) MJ2A继电器的5-6接点闭合一DBJ2A继电器线圈得电一A相分

12、闸11回路中DBJIA继电器的21-22常闭接点断开一切断A相分闸11回路。由此看出，断路器A相的SF6气体气压低，只闭锁A相的断路器，不闭锁其它两相的断路器。此种情况下，如果线路B相发生瞬时性故障，仍然可以启动线路保护动作跳B相断路器，从而隔离故障点。如果B相发生永久性故障，其动作过程为：线路保护保护动作跳B相断路器一重合闸动作合B相断路器一后加速动作跳A、B、C三相，因A相断路器受SF6低气压闭锁，并不能跳开，若非故障相失灵条件满足，则跳开母线上所有开关，隔离故障支路。据统计，线路单相瞬时性故障的占比约为各类线路故障的50%左右。通过以上两种方案的比较，虽然第二种方案比第一种方案所使用的S

13、F6重动继电器多，回路稍显复杂，但从实际故障发生的概率来说，如果线路发生单相瞬时性故障，第二种方案在一定程度上减少了停电面积，提高了供电可靠性。【控制回路】SF6气体压力低闭锁分合闸SF6气体作用六氟化硫气体是无色、无味、无毒、不易燃的惰性气体，具有优良的绝缘性能，且不会老化变质，比重约为空气的5倍，其耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍。六氟化硫（SF6）断路器，是通过高压的SF6气流来吹灭电弧，利用SF6气体作为一种绝缘和灭弧介质。SF6气体压力低为什么闭锁分合闸若由于泄漏等原因，SF6气压/密度低于闭锁值，则不足以安全灭弧。此时如果进行开

14、关分闸或者合闸，则电弧可能导致断路器损毁,此时需要闭锁分合闸。为了提前发现SF6气体泄漏，设置了SF6气压低告警值。怎样实现SF6气体压力低闭锁分合闸：在分、合闸回路中串入SF6气压低闭锁接点。SF6气体压力如何处理当SF6气压降至第一报警值时，密度继电器动作，发出“SF6压力低”信号，应进行如下处理：（1）检查压力表指示，检查是否漏气，确定信号报出是否正确。SF6气体严重漏泄时，如感觉有刺激气味，自感不适，应采取防止中毒的措施。（2）如果检查没有漏气，而属于长时间运行中的气压下降，应由专业人员带电补气。如果检查有漏气现象，且SF6气体压力下降至第二报警值时，密度继电器动作，报出“合跳闸闭锁”

15、或“合闸闭锁”、“分闸闭锁”信号时.，断路器不能跳合闸，应向调度员申请将断路器停止运行，并采取下列措施：断开操作电源，挂“禁止分闸警告牌。将故障断路器倒换到备用母线上或旁路母线上，经母联断路器或旁路断路器供电。八设法带电补气，不能带电补气者，负荷转移后停电补气。严重缺气的断路器只能作隔离开关用。如不能由母联断路器或旁路断路器代替缺气断路器工作，应转移负荷，把缺气断路器的电流降为零后，再断开断路器。SF6压力低报警、闭锁原因分析及处理步骤一、故障原因主要有：（1）二次回路误发信。（2） SF6气体压力密度继电器内的接点粘牢。（3） SF6气体压力密度继电器接点整定错误。（4）设备存在漏点。二、总

16、体安全措施二次回路及密度继电器的检查可在不停电情况下进行，其他的情况经检查、判断，结合实际情况停电处理。三、处理步骤1、现场检查判断检查SF6气体压力表指示及密度继电器接点的动作情况，如气体压力表指示正常，密度继电器接点未闭合，则可判定为二次回路误发信，需对二次回路进行检查、处理。2、密度继电器故障处理SF6气体压力表指示正常，密度继电器接点动作，则可判断为密度继电器的接点故障，对密度继电器按照整定单进行整定，接点故障的应对内部接点或密度继电器整体进行更换。3、气室检查SF6气体压力表指示下降，则表明气室有泄漏点。应用SF6检漏仪对GlS气室进行全面的检漏，并进行处理。常见漏气点有焊缝、法兰结合面、充气阀接