关于500kV断路器低气压闭锁分合闸时快速隔离故障的方法探讨

关于500kV断路器低气压闭锁分合闸时快速隔离故障的方法探讨

饶睿

(云南电网有限责任公司昭通供电局云南昭通657000)

摘要：目前，我国500kV高压设备主要有两大类：气体绝缘金属全封闭开关设备GIS和常规敞开式开关设备AIS。HGIS的结构与GIS基本相同，但它不包括母线设备。其优点是母线不装于SF6气室，是外露的，因而接线清晰、简洁、紧凑，安装及维护检修方便，运行可靠性高。但因电气联锁的关系，500kV断路器低气压闭锁分合闸时两侧隔离开关将无法进行电动操作，这将大大增加隔离故障的时间，本文将对此种情况下隔离开关的操作方法进行探讨。

关键词：500kV断路器;隔离开关;控制回路;闭锁分合闸;电气联锁；切换开关

1．概述

随着电网规模的不断扩大，超高压变电站大量增加。由于环境和占地的压力，我国超高压500kV变电站的主设备的选型就非常重要。目前，我国500kV超高压开关主要有两大类：气体绝缘金属全封闭开关设备GIS和常规敞开式开关设备AIS。GIS具有占地少，运行可靠性高，抗污秽及抗震能力强等特点，但其价格昂贵，故障后短时间难以修复且扩建困难。AIS比GIS价格便宜，但占地面积很大且带电部分外露较多，限制了在变电站面积狭小且环境条件恶劣的地方应用。

HGIS的结构与GIS基本相同，但它不包括母线设备。其优点是母线不装于SF6气室，是外露的，因而接线清晰、简洁、紧凑，安装及维护检修方便，运行可靠性高。

所以目前许多变电站采用HGIS设备，但因电气联锁的关系，大部分HGIS断路器低气压闭锁分合闸时两侧隔离开关将无法进行电动操作，这将大大增加隔离故障的时间，本文将以我站日本三菱电机公司生产的HGIS设备为例，对此种情况下隔离开关的操作方法进行探讨。

2．断路器及两侧隔离开关的联锁关系

下面以我站HGIS设备为例，分析断路器及两侧隔离开关的连锁关系。我站HGIS设备生产厂家为日本三菱公司，采用二分之三接线方式，其中一次主接线图及断路器两侧隔离开关控制回路如图1﹑图2所示：

其中：1）图1中，断路器两侧均各有一把接地开关，线路均有一把线路接地开关；

2）52b为断路器辅助触点，57b为线路接地开关及断路器两侧接地开关辅助触点，在主触头打开时为闭合状态；

3）SBX继电器接点在相应设备手动操作时打开；

由图2我们可以看出，当断路器在合闸状态时，其辅助触头52b为打开状态，此时断路器两侧的隔离开关的控制回路将无法接通，隔离开关将不能直接进行电动操作。

3．断路器低气压闭锁分合闸时两侧隔离开关操作方法

我站500kV断路器为SF6断路器，SF6断路器是利用SF6气体为绝缘介质和灭弧介质的高压断路器。SF6气体是无色、无臭、不燃烧、无毒的惰性气体，比重是空气的5.1倍，它能在电弧间隙的游离气体中吸附自由电子，分子直径很大，碰撞游离机会减少，因此有优异的绝缘性能及灭弧能力。与空气相比，它的绝缘能力高约2.5～3倍，灭弧能力则高约10000倍。其性能是油断路器所无法比拟的。目前SF6断路器已逐步取代油断路器，被广泛应用于10kV及以上系统中。

断路器不允许在没有灭弧介质或灭弧介质不能满足要求的情况下开断或关合大电流。当介质在低于临界状态时会发出信号并将断路器控制回路(分闸、合闸回路)闭锁。SF6断路器是通过密度继电器来实现这一功能的。当SF6气压低至告警定值时，密度继电器动作，其相应的辅助接点接通告警信号回路并发出"SF6低气压报警"提醒值班员注意查找原因，此时不闭锁控制回路。当气压进一步下降至闭锁定值时，其相应告警回路的辅助接点闭合发出"SF6低气压闭锁"信号，同时断路器控制回路里窜入的低气压传感器的辅助触点将断开，将分、合闸回路闭锁，此时断路器不能进行分、合闸操作。即使保护动作也不会跳闸。

此时，由于断路器与隔离开关的联锁关系，其两侧隔离开关也无法直接进行电动操作拉开。这种情况下操作隔离开关的方法有：1、用操作把手到现场手动拉开隔离开关；2、短接隔离开关的控制回路再电动操作。

根据南方电网220kV及以上开关闭锁分闸应急处置原则规定：应先将异常开关两侧设备停电，再无电压拉开异常开关两侧刀闸将其隔离。并且根据南方电网220kV及以上开关闭锁分闸应急处置原则的另一条规定：若断路器闭锁分闸故障是由断路器绝缘介质压力降低等影响断路器安全运行原因导致时，值班调度员接到运行人员报告后，应不待就地检查故障原因，根据系统运行情况调整运行方式，尽快采取隔离措施。

此时，虽然可以手动操作拉开断路器两侧隔离开关，但就现场实际情况看来，需要打开隔离开关操作机构，搭设绝缘体，用操作把手摇开隔离开关，这样的话将会很耗费时间，且有一定的风险。所以，我们可以看出，手动操作很难满足此原则。

此时，可以短接隔离开关的控制回路再电动操作，但查阅图纸再短接相应回路也一样会耗费大量时间，不能满足快速隔离故障的规定。

4．优化断路器低气压闭锁分合闸时隔离开关的操作方法

鉴于以上情况，可以从控制回路入手，对500kV隔离开关控制回路进行改造，增加解除电气联锁切换开关，正常时严禁使用（建议采用专用钥匙才可以操作此切换开关的方式），当断路器出现闭锁分闸时，在确认断路器停电后，可解除隔离开关电气联锁，进行拉开隔离开关的隔离操作，以有效隔离故障断路器，尽快恢复无故障设备正常运行。这样就能满足南方电网220kV及以上开关闭锁分闸应急处置原则。

通过查阅相关控制回路图，找到控制回路的起始端子与末端端子，将其引出并加装电气联锁切换开关既可实现（也可以只短接断路器的辅助触点部分），如图3所示：

5．结束语

通过对500kV断路器低气压闭锁分合闸时快速隔离故障的方法探讨，可以得出如下结论:当断路器由于机构原因闭锁分闸时，为尽快隔离故障断路器，调度将安排故障断路器两侧相关设备停运，但由于故障断路器无法快速通过拉开两侧隔离开关的形式进行有效隔离，其相邻正常设备将不能恢复送电，对电网影响较大。所以建议对500kV隔离开关控制回路加装解除电气联锁切换开关，用此方式将能快速有效地隔离故障。

参考文献:

[1]《南方电网220kV及以上断路器闭锁分闸故障处置原则（试行）》〔2015〕3号.

[2]三菱电机公司H-GIS展开接线图.