SF6斷路器控制回路原理研究

王 君

（陜西清水川發電有限公司，陜西 榆林719400）

電氣二次回路用來對一次設備進行檢測、控制、調節和保護，是電廠電氣的重要組成部分。理解掌握相關電氣設備二次回路的原理，才能正確分析故障原因，盡快排除故障，保障電力系統正常運行。

斷路器的跳閘、合閘操作是實現發電機、變壓器、線路等的投入和切除的根本，運行人員在控制室用控制開關或按鈕通過控制回路對斷路器進行操作，由信號系統反饋斷路器的位置狀態和故障狀態。當線路、設備等發生故障時，斷路器能夠迅速將故障部分隔離，使其退出工作，保障電力系統處于最佳運行狀態。如果斷路器誤動或拒動，輕則造成設備損壞，嚴重時會使電力系統崩潰瓦解。

某電廠采用西安高壓開關廠型號為LW13-363的斷路器，配備CZX-22R2型操作繼電器箱一臺。斷路器采用氣動操作機構，為確保斷路器能夠正常動作和有效滅弧，在日常巡回檢查中需要對壓縮空氣壓力和SF6氣體壓力、密度予以監視，本文將對這兩項內容的相關保護進行分析。

1 斷路器的跳、合閘回路

1.1 合閘操作

斷路器的合閘操作回路主要由由手動合跳閘開關11-52、遠方就地轉換開關43LR、合閘線圈52C、合閘防跳繼電器52Y、SF6低氣壓閉鎖繼電器63GLX、空氣低氣壓閉鎖繼電器63ALX以及輔助開關構成。

通過11-52控制開關進行合閘操作，接通合閘回路：+KM→11-52→43LR→52Y→52Y→52B→52B→52CX&（R1→52C）→63ALX→63GLX→-KM就地合閘回路中，52B常閉輔助接點閉合表示“斷路器處于分閘狀態”，圖中2個52B觸點串聯接在合閘回路中。理論上，52B為動斷觸點，其位置狀態應與斷路器主觸頭的位置狀態相反。實際中，由于設備老化銹蝕等原因，可能造成斷路器位置狀態變化后輔助接點狀態沒能同步轉換，將2對輔助接點串聯使用可以確保斷路器處于這種接點所對應的狀態。除此之外，串入的輔助觸點還可以切斷電弧，防止由控制開關觸點切斷操作電流造成觸點燒毀（2個52Y常閉輔助接點串聯在合閘回路中的作用類似，不做詳細說明。）

1.2 跳閘操作

斷路器的跳閘回路主要由跳閘線圈以及低氣壓閉鎖等輔助開關構成。

通過11—52控制開關進行手動跳閘操作，接通跳閘回路：

+KM→11-52→43LR→52TX1X→52TX2X→52A→52A→R3→52T1→63ALX→63GLX→-KM

還有一種跳閘回路的接通方式，即非全相保護動作時的方式，后文詳解。

斷路器的動合觸點52A用來表示“斷路器處于合閘狀態”。回路中使用2個52A常開接點串聯，以保障輔助接點與斷路器位置的對應關系，但在故障情況下，斷路器的切斷是保障故障能夠及時快速切除的重中之重。因此，可以考慮將此處改造成兩兩串聯后再并聯的4個動合觸點，這樣就可以保證輔助接點與斷路器位置的對應關系，同時，降低輔助接點故障對斷路器跳閘造成影響的可能性。

1.3 斷路器的“防跳”裝置

斷路器合閘后，會由于某種原因造成控制開關的觸點或自動裝置觸點沒有復歸，這時如果發生短路故障，繼電保護動作使斷路器自動跳閘，會多次出現“跳-合”現象。

為了防止這種跳躍發生，設置了“防跳”回路，即圖中的第二支路。

如圖，倘若合閘開關在手動合閘后由于各類原因不返回，則第二支路的防跳繼電器52Y通過手合開關的接點、斷路器常開接點52A及52Y常閉接點啟動（此處將52Y常閉接點串入合閘回路是為了防止在對應故障線路上進行斷路器合閘操作并且出現開關接點不返回的情況，造成斷路器自行合閘的操作）。其常開接點通過手合開關的接點和電阻R2形成自保持，其常閉接點斷開合閘回路，這樣就可以避免保護動作使斷路器跳閘后由于手合開關的不返回而出現再次合閘現象，即防止了跳躍現象的發生。在上述情況下，防跳繼電器52Y的“防跳”功能是由斷路器的合閘操作啟動的，也就是說，在斷路器跳閘之前，已經形成合閘閉鎖回路。

2 機構閉鎖回路及保護回路

2.1 機構壓力閉鎖作用

63GLX為輔助繼電器，當由于泄露等原因造成SF6氣體的密度降低至不足以滿足滅弧的需要時，監視SF6密度的氣體繼電器的輔助接點63GL啟動，就形成“SF6低氣壓閉鎖”禁止對斷路器的操作。63GLX啟動后，其動斷觸點打開，跳閘回路及合閘回路均被斷開，斷路器的操作被閉鎖。

圖1

圖2

圖3

圖4

63ALX為輔助繼電器，當由于泄露等原因造成操作空氣壓力降低至斷路器閉鎖操作空氣壓力以下且壓縮機工作異常時，監視操作空氣壓力的氣體繼電器的輔助接點63AL啟動，就形成“空氣壓力低閉鎖”禁止對斷路器的操作。63ALX啟動后，其動斷觸點打開，跳閘回路及合閘回路均被斷開，斷路器的操作被閉鎖。

2.2 非全相保護

圖5

斷路器非全相運行會使電網產生負序和零序電流（電壓），使電網的發、供、用電設備受到損壞，因而是不允許的。斷路器合閘不同期，系統在短時間內處于非全相運行狀態，由于中性點電壓漂移，產生零序電流，將降低保護靈敏度。非同期合閘產生的過電壓一般高于同期合閘20%-30%，可能引起中性點避雷器爆炸，非同期會加長重合閘時間，影響系統穩定性。而分閘不同期，將延長斷路器燃弧時間，增加斷路器滅弧室的壓力。所以配置非全相保護是非常必要的。

如圖5，線路正常運行時，輔助觸點52A和52B狀態相反，非全相保護繼電器不動作；當線路發生非全相運行時，其中三相中一條線路接通，47T非全相保護繼電器帶電，輔助觸點47T延時閉合，使47TX繼電器帶電，圖2中的47TX輔助觸點接通，跳閘回路接通：

+KM→11-52→43LR→47TX→52A→52A→R3→52T1→63ALX→63GLX→-KM。

從而起到非全相保護的作用。

3 結語

電力系統中的高壓斷路器用來隔離和保護重要設備，對系統的安全穩定運行起到至關重要的作用。斷路器除了要求有可靠的絕緣和導電性能，還要根據指令隨時準確執行分合閘操作，正確和必要地維護符合電力系統經濟安全運行的宗旨。運行人員清晰掌握斷路器工作原理是維持機組、線路正常運行的基礎，相關人員應不斷學習，加強監測和維護，定期做好操作機構的試驗工作，提高個人技術能力和操作水平，結合生產實踐，多分析多思考，為監控電氣設備的安全可靠運行提供可靠準確的技術支持。

［1］馬永翔，李穎峰.發電廠變電所電氣部分［M］.北京：北京大學出版社，2010.1.

［2］史國生.電氣二次回路及其故障分析［M］.北京：化學工業出版社，2009.07.01.