SF6断路器分闸闭锁回路安全性分析

SF6断路器分闸闭锁回路安全性分析

黄振民

国网山西省电力公司检修分公司 山西省太原市   030032

摘要：高压断路器是电力系统中控制运行方式、切除隔离系统故障的重要电气元件，有着举足轻重的作用，因此确保断路器的可靠运行尤为重要。目前，高电压等级的断路器均采用SF6作为绝缘介质，其绝缘性能及灭弧能力主要由以下几个方面决定：灭弧室结构设计、SF6气体密度、分合闸速度。当SF6气体密度降低或者操作机构储能不足导致断路器出现慢分慢合时都会造成断路器灭弧能力降低，从而导致断路器严重损坏甚至爆炸的重大电力事故。因此，断路器控制回路的设计中会接入SF6气体密度、操作机构储能情况监视接点，在断路器SF6密度或操作机构储能较低时切断其控制回路闭锁分合闸操作。

关键词：SF6断路器；分闸闭锁回路；安全性

1 SF6断路器分闸闭锁回路设计形式

厂家、型号、生产年代不同的断路器其分合闸闭锁回路的设计存在多种形式。由于断路器只存在一路合闸回路，因此合闸闭锁回路的设计大同小异，在此重点分析分闸闭锁回路的设计。

1.1 常开单闭锁式

早期生产的断路器中SF6气压监视及储能监视继电器均只能提供一副接点给分闸闭锁回路，因而常见的分闸闭锁回路设计如图1所示，为常开单闭锁式。TA1,TB1,TC1为第一路分闸线圈，TA2,TB2,TC2为第二路分闸线圈，K1,K2为常闭接点分别监视SF6气压及操作机构储能情况(弹簧操作机构无K2继电器，下同)，K10为常开接点是断路器分闸回路的总闭锁继电器，K1,K2,K10固定接于第一路电源。正常情况下，K1,K2闭合，K10线圈得电其接点闭合，分闸回路导通。在SF6气压或操作机构储能低于要求时，K1或K2打开，K10线圈失电其接点分开闭锁断路器分闸操作。可以预见，在这种分闸闭锁方式下，一旦第一路电源失去导致分闸总闭锁继电器K10失电，两路分闸回路均被闭锁，即使第二路电源正常也无法跳闸。

图1 常开单闭锁式二次回路 

1.2 常闭单闭锁式

当断路器本体只能提供一副闭锁接点时，另一种常见的分闸闭锁二次回路如图2所示，为常闭单闭锁式。TA1,TB1,TC1为第一路分闸线圈，TA2,TB2,TC2为第二路分闸线圈，K1,K2为常开接点分别监视SF6气压及操作机构储能情况，K10为常闭接点是断路器分闸回路的总闭锁继电器，K1,K2,K10固定接于第一路电源。正常情况下，K1,K2打开，K10线圈失电接点闭合，分闸回路导通。在SF6气压或操作机构储能低于要求时，K1或K2闭合，K10线圈得电其接点分开闭锁断路器分闸操作。

图2 常闭单闭锁式二次回路 

在这种分闸闭锁方式下，即使失去第一路电源，由于K10是常闭接点，第二路跳闸回路依然导通，只要第二路操作电源正常就能确保断路器在电网故障时正确跳闸。但这种分闸闭锁方式也存在着一定的安全隐患，即在第一组控制电源丢失情况下，再遇到SF6压力异常，则无法闭锁第二路分闸回路，有可能造成断路器带“病”分闸导致断路器爆炸的情况。

1.3 双闭锁式

当断路器本体能够提供两副闭锁接点时，分闸闭锁二次回路通常采用双闭锁式。其中，TA1,TB1,TC1为第一路分闸线圈，TA2,TB2,TC2为第二路分闸线圈。K11,K21,K10分别为第一组SF6气压监视、储能监视继电器及分闸闭锁继电器，接于第一路电源；K12,K22,K20分别为第二组SF6气压监视、储能监视继电器及分闸闭锁继电器，接于第二路电源。

在该分闸闭锁方式下，第一路分闸回路与第二路分闸回路完全独立，不存在相互影响的情况，任一路电源失电后都能由另一路电源正常分闸及闭锁分闸。

2 反措要求及整改建议

国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》及南方电网《中国南方电网公司继电保护反事故措》要求：有关断路器的选型应与保护双重化配置相适应，220 kV及以上断路器必须具备双跳闸线圈机构，两套保护装置的跳闸回路应与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应。

因此，以上分析的第一种常开单闭锁式分闸闭锁方式不能满足相关反措规定，需要进行相应的整改。条件允许情况下，应增加一副闭锁分闸的接点，将两路分闸回路独立出来形成双闭锁模式。如若一次设备不具备增加闭锁接点的条件，则应对相关回路进行改造，通过增加重动继电器KC将此类型闭锁回路改造成常闭单闭锁式。具体改造方案，重动回路和闭锁回路皆采用第一路电源，正常情况下K1,K2闭合KC得电其接点打开，使得K10失电其接点闭合，两路分闸回路导通。在SF6气压或操作机构储能低于要求时，K1或K2打开，KC线圈失电其接点闭合使得K10得电从而断开两路分闸回路，达到闭锁操作的目的。经过这一改造后，即使失去第一路电源K10接点依然闭合，不影响第二路分闸回路的正常动作。第二种常闭单闭锁式分闸闭锁方式虽然不违反反措规定，不会因为第一路电源消失而导致两组分闸回路都被闭锁，但是仍存在一定的风险隐患。因此，对于新项目应尽力避免这种闭锁方式，而对于运行中的断路器当第一路电源消失后应尽快恢复电源，同时加强现场巡视检查，确保SF6气压及操作机构储能正常。

第三种双闭锁方式两路闭锁回路电源独立，完全符合相关反措对分闸回路双重化的要求。但是在设计、接线过程中需要注意两路分闸闭锁回路和分闸回路的一一对应，不能出现交叉现象。

3 结束语

断路器本体SF6压力低、操作机构储能压力低闭锁分闸功能实现方式主要通过常开单闭锁式、常闭单闭锁式、双闭锁式三种方式实现。其中，常开单闭锁式存在着一路电源失电闭锁两路分闸回路的重大隐患，建议进行相应的整改。常闭单闭锁式存在一定隐患，新项目应尽力避免使用。双闭锁式符合反措相关规定，可以正常运行。

参考文献

[1]薛峰．电网继电保护事故处理及案例分析[M]．北京：中国电力出版社，2102.

[2]黄国武．220 kV断路器压力闭锁回路分析应用[J]．江西电力，2012(2):29-30.