張德宏，王國(guó)悅，母宏偉

（神華國(guó)能神頭第二發(fā)電廠，山西 朔州 036018）

500 kV斷路器重合后分閘時(shí)間長(zhǎng)原因分析及其對(duì)策

張德宏，王國(guó)悅，母宏偉

（神華國(guó)能神頭第二發(fā)電廠，山西 朔州 036018）

針對(duì)500 kV站發(fā)生的一起線路單相永久性故障，根據(jù)保護(hù)錄波圖，分析斷路器動(dòng)作行為不正常，結(jié)合斷路器液壓機(jī)構(gòu)分閘操作原理以及現(xiàn)場(chǎng)斷路器開合特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行分析，查找出原因并制定了應(yīng)對(duì)措施。

液壓機(jī)構(gòu)；節(jié)流孔；開合特性試驗(yàn)

0 引言

當(dāng)線路出現(xiàn)單相故障，繼電保護(hù)使斷路器跳閘后，自動(dòng)重合閘裝置經(jīng)延時(shí)動(dòng)作使斷路器重新合上。大多數(shù)情況下，線路故障（如雷擊、風(fēng)害等）是暫時(shí)性的，斷路器跳閘后，線路的絕緣性能可以得到恢復(fù)，再次重合能成功，就提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。少數(shù)情況屬永久性故障，自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后，靠繼電保護(hù)動(dòng)作加速跳開，查明原因，予以消除再送電。然而，該斷路器在重合閘后分閘,出現(xiàn)了其中一相分閘時(shí)間超長(zhǎng)的不正?，F(xiàn)象。這一現(xiàn)象極易造成斷路器分閘不同期、慢分閘等惡性故障發(fā)生。

1 故障情況介紹

500 kV系統(tǒng)為3/2接線方式，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年7 月11日18時(shí)55分，某線路發(fā)生B相接地，兩套主保護(hù)正確動(dòng)作，兩開關(guān)B相跳閘，中開關(guān)先重合，重合于故障后兩套主保護(hù)動(dòng)作加速跳開兩開關(guān)三相。此次故障，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)141ms，時(shí)間偏長(zhǎng)于其他兩相，屬不正常現(xiàn)象。

2 故障情況分析

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141ms；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，故排除保護(hù)裝置引起B(yǎng)相分閘比其他兩相分閘慢。

圖1 B相重合前后電壓、電流波形

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±5ms

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，主閥的右端的高壓油被泄放進(jìn)油箱，由于此時(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φ0.8mm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φ0.8mm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φ0.8mm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)間可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.1.3 第二次分閘時(shí)間延長(zhǎng)的原因

a）線路B相接地產(chǎn)生的故障電流較大，若斷路器滅弧室內(nèi)SF6氣體滅弧壓力建立時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致第二次分閘時(shí)間長(zhǎng)。

b） 由于斷路器的操作機(jī)構(gòu)采用的是液壓機(jī)構(gòu)，液壓油壓力降低也可引起分閘時(shí)間長(zhǎng)。

c）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)一步原因排查

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相進(jìn)行對(duì)比，液壓操作機(jī)構(gòu)液壓油壓力約為32.8MPa，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，故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)間不正常現(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)地驗(yàn)證，7月17日在中開關(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)采用“分閘，300ms后合閘，20ms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，為了進(jìn)行比較將未進(jìn)行調(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?？梢园l(fā)現(xiàn)，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55.6ms，171.6ms，55.8 ms。相比之下，B相存在明顯延遲。

表1 未進(jìn)行調(diào)整之前A、B、C三相斷路器的合、分時(shí)間特性m s

經(jīng)分析研究，由于其液壓機(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)面定徑孔螺桿進(jìn)行逆時(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)），再按同樣的順序做試驗(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55.1ms，54.5ms，54.4ms。三相偏差處于正常范圍，B相斷路器合—分時(shí)間慢不正?，F(xiàn)象消失。

表2 調(diào)整B相斷路器液壓定徑孔后的A、B、C三相斷路器的合、分時(shí)間特性ms

3 應(yīng)對(duì)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)

長(zhǎng)期以來(lái)，在斷路器定期維護(hù)試驗(yàn)、新安裝斷路器及液壓機(jī)構(gòu)后，按《電力設(shè)備交接預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求進(jìn)行液壓機(jī)構(gòu)壓查滲漏、壓力組件微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作值調(diào)整、動(dòng)特性試驗(yàn)：包括分合閘時(shí)間、三相同期、斷口間同期、動(dòng)作電壓等，各項(xiàng)指標(biāo)均在正常范圍內(nèi)，方可投運(yùn)。在今后的維護(hù)工作中，只要有停電檢修機(jī)會(huì)，其余19臺(tái)斷路器定期維護(hù)試驗(yàn)項(xiàng)目，有必要增加合—分測(cè)試項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整。這雖是一起意外事件但為日后促進(jìn)維護(hù)工作人員積極專研、學(xué)習(xí)設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能、掌握專業(yè)技能、拓寬設(shè)備維護(hù)面、更進(jìn)一步提高設(shè)備安全、可靠運(yùn)行水平，有著深遠(yuǎn)意義。

Reason Analysis of Low Opening Speed of 500 kV Breaker and Its Countermeasures

ZHANG Dehong,WANG Guoyue,MU Hongwei

（Shenhua Guoneng Shentou No.2 Power Plant,Shuozhou,Shanxi 036018,China)

A single phase permanent fault occurred in a 500 kV station was analyzed. The breaker was found to be abnormal with the help of recorded diagram. Combined with the switching principle of the hydraulic mechanism of breaker and the data of breaker switching test, the fault causes were identified and countermeasures were proposed.

hydraulic mechanism; orifice; switching test

TM561

B

1671-0320（2016）01-0032-03

2015-11-19，

2015-11-23

張德宏（1965），男，山西大同人，1998年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，高級(jí)工程師，從事變電檢修工作；

王國(guó)悅（1969），男，山西朔州人，2001年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，高級(jí)工程師，從事變電檢修工作；

母宏偉（1972），男，河南寶豐人，2001年畢業(yè)于大同電力技工學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，技師，從事變電檢修工作。