★國電電力山東新能源開(kāi)發(fā)有限公司周美英

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)；六氟化硫(SF6)斷路器；跳躍式分合閘；防跳措施

1　背景

斷路器的分合操作是實(shí)現發(fā)電機、變壓器、線(xiàn)路等的投入和切除的根本，運行人員在控制室用控制開(kāi)關(guān)或按鈕通過(guò)控制回路對斷路器進(jìn)行操作，由信號系統反饋斷路器的位置和故障狀態(tài)，當線(xiàn)路或者設備等發(fā)生故障時(shí)，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(tài)。如果斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)，輕則造成設備損壞，嚴重時(shí)會(huì )使電力系統崩潰瓦解^[1]。SF6斷路器由于自身的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應用，其利用六氟化硫（SF6）氣體作絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的開(kāi)關(guān)設備，結構簡(jiǎn)單，開(kāi)斷能力強，允許連續多次開(kāi)斷，適用于頻繁操作、噪音小、無(wú)火災危險、無(wú)污染、機電磨損小等，是一種性能優(yōu)異不維修或少維修的斷路器^[2]。但SF6斷路器在運行維護和更換分閘線(xiàn)圈的過(guò)程中，因人為及設備本身設計等因素，斷路器會(huì )出現跳躍式分合閘動(dòng)作，容易引起或者擴大輸電線(xiàn)路的故障，損壞設備，甚至危害人身安全，給風(fēng)電場(chǎng)升壓站系統安全穩定運行帶來(lái)了負面影響。在SF6斷路器的應用運行中，如何防止由人為因素造成跳閘的研究成為風(fēng)電行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中的重要課題。本文將著(zhù)重分析風(fēng)電場(chǎng)LW8-40.5六氟化硫斷路器設備的防跳問(wèn)題，并結合實(shí)際工作提出有效的應對措施。

2　SF6斷路器的工作原理

SF6斷路器利用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，是一種無(wú)油化開(kāi)關(guān)設備，其氣體在斷開(kāi)時(shí)被壓氣筒壓縮后噴向電弧并將電弧熄滅開(kāi)斷，具有很強的絕緣性能及滅弧功能。它的吹弧速度快、燃弧時(shí)間短、開(kāi)斷電流大、工作氣壓較低，在密閉系統中循環(huán)使用，能有效保護中、高壓電路的安全。

所謂“跳躍”，是指當斷路器二次合閘回路出現故障時(shí)會(huì )進(jìn)行分閘操作（例如合閘控制開(kāi)關(guān)短路情況下進(jìn)行分閘操作），由于合閘控制短路會(huì )出現立即合閘現象，當短路事故未排除而又進(jìn)行了合閘誤操作（例如操作合閘控制開(kāi)關(guān)仍給合閘信號，則斷路器再次合閘，也就是當分合閘信號同時(shí)存在的時(shí)候，會(huì )出現斷路器反復多次“合分-合分”現象稱(chēng)為斷路器（開(kāi)關(guān)）跳躍）^[3]。

近年來(lái)，LW8-40.5六氟化硫斷路器在風(fēng)電場(chǎng)及變電站中用作變壓器和線(xiàn)路的短路、過(guò)載保護及分、合負荷電流開(kāi)關(guān)之用，具有經(jīng)濟性高、操作方便、適應戶(hù)內外環(huán)境性強等特點(diǎn)。SF6斷路器作為輸變電設備中的重要設備之一，不僅可以在系統發(fā)生故障時(shí)，迅速地切除故障電流，減少停電范圍，防止事故擴大，保證系統安全運行，而且可以切斷與閉合高壓電路的空載電流和負載電流，因此在35kV風(fēng)電場(chǎng)及變電站中不斷普及應用。

3　防跳問(wèn)題分析

在LW8-40.5六氟化硫斷路器運行過(guò)程中，風(fēng)電場(chǎng)需要進(jìn)行日常及定期巡視維護：（1）檢查SF6斷路器氣體壓力表計和密度表計；（2）檢查SF6斷路器的絕緣套管及各個(gè)端子引線(xiàn)接頭是否松動(dòng)；（3）定期對SF6斷路器活動(dòng)及轉動(dòng)部分注潤滑油；（4）定期對SF6斷路器進(jìn)行徹底清掃，延緩設備老化，確保其可靠穩定運行^[4]；（5）加強SF6斷路器運行環(huán)境的溫度及濕度調節，以確保斷路器在運行過(guò)程中保持相對穩定的溫度和濕度，避免損壞斷路器性能，合理延長(cháng)斷路器的使用壽命^[5]。在風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，二次回路中出現運行設備的誤碰、短路、直流兩點(diǎn)接地或元件損壞等狀況導致跳閘^[6]，甚至運維人員清掃SF6斷路器時(shí)，往往因誤碰跳閘機構引起人為誤跳閘現象，從而影響到升壓站系統要求的可靠性。斷路器裝置的分閘線(xiàn)圈燒壞后需要更換時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)如果不向電網(wǎng)調度申請停電很容易在更換線(xiàn)圈的過(guò)程中造成人為誤跳閘現象。

針對風(fēng)電場(chǎng)在運行維護和設備檢修過(guò)程總出現的SF6斷路器跳閘問(wèn)題，為防止斷路器發(fā)生多次“合分”現象^[1]，本文將繼續探討LW8-40.5六氟化硫斷路器傳動(dòng)機構的防跳問(wèn)題。

4　防跳問(wèn)題防范措施

LW8-40.5六氟化硫斷路器雖然具備了開(kāi)關(guān)的所有功能，但由于其自身的傳動(dòng)機構缺陷給風(fēng)電場(chǎng)運維及檢修人員的工作埋下了安全隱患。斷路器和微機保護廠(chǎng)家都在設備上配置了防跳回路，危機保護防跳回路一般比較完整和定型，但是如果防跳繼電器的內阻太小也會(huì )引起合閘繼電器合閘后不返回的問(wèn)題^[7]。

針對SF6斷路器的誤跳問(wèn)題，我們對LW8-40.5六氟化硫斷路器機構進(jìn)行了以下技改措施，如圖1（a）、1（b）所示。

圖1

在保證LW8-40.5SF6斷路器運行穩定可靠的前提下，我們經(jīng)過(guò)不斷試驗得出以下結論：在該SF6斷路器裝置的傳動(dòng)機構上加裝一個(gè)螺絲釘進(jìn)行位置鎖定，可以有效杜絕人為因素造成的誤碰跳閘事故。但此結論僅限于在以下兩種情況下使用：一是風(fēng)電場(chǎng)運維人員清掃SF6斷路器裝置時(shí)事先申請電網(wǎng)調度部門(mén)，并得到調度許可后，方可將該裝置的跳閘機構用螺絲釘定位人為閉鎖；二是風(fēng)電場(chǎng)檢修人員在更換分閘線(xiàn)圈的過(guò)程中，同樣事先得到電網(wǎng)調度部門(mén)許可后，用同樣的方法在該SF6斷路器裝置的傳動(dòng)機構上加裝一個(gè)螺絲釘進(jìn)行位置鎖定，可以有效杜絕人為因素造成的誤碰跳閘事故。但此結論僅限于在以下兩種情況下使用：一是風(fēng)電場(chǎng)運維人員清掃SF6斷路器裝置人為閉鎖；二是防止斷路器誤動(dòng)作，保證人員安全。

5　結束語(yǔ)

風(fēng)電場(chǎng)升壓站系統安全穩定運行的經(jīng)驗表明，SF6斷路器裝置具有很強的密封性，電氣壽命長(cháng)，并適用于頻繁操作，同時(shí)占地面積小，抗污染能力強，在電力系統中應用廣泛。SF6斷路器檢修技術(shù)的研究是一項漫長(cháng)、綜合性的系統工程，其有利于增加電力企業(yè)的利潤，減少電力企業(yè)的維修費用支出，還有助于電力設備的安全穩定運行，但要構建科學(xué)性、合理性、系統性的斷路器檢修技術(shù)，需要相關(guān)部門(mén)的共同努力。同時(shí)還要根據企業(yè)的實(shí)際情況，對設備繼續進(jìn)行優(yōu)化，及時(shí)掌握改進(jìn)SF6斷路器檢修技術(shù)的新途徑[8]。風(fēng)電場(chǎng)輸電系統的安全始終是一等大事，斷路器的安全穩定運行仍需廠(chǎng)家進(jìn)行設計優(yōu)化，以便更好地適用于風(fēng)電場(chǎng)升壓站的安全生產(chǎn)要求，有效防止人為以及設備因素導致的安全事故，從而保證風(fēng)電場(chǎng)工作人員的人身安全，減少電力設備損壞，保證電力系統安全穩定可靠運行。隨著(zhù)風(fēng)力發(fā)電智能化的發(fā)展，一個(gè)涵蓋技術(shù)研發(fā)、整機制造、開(kāi)發(fā)建設、標準和檢測認證體系以及市場(chǎng)運維，具有全球競爭力的完整風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈體系已經(jīng)火熱出爐。當風(fēng)電生產(chǎn)設備采用智能一體化的解決方案后，將大幅提高生產(chǎn)設備的可靠性和可利用率、增加發(fā)電量產(chǎn)出、降低生產(chǎn)運營(yíng)成本。換句話(huà)說(shuō)，將互聯(lián)網(wǎng)、大數據的思維應用于風(fēng)電生產(chǎn)設備制造和風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)設備的運維，必將成為未來(lái)發(fā)展的趨勢。

作者簡(jiǎn)介：

周美英（1990-），女，山東濟南人，工程師，學(xué)士，現就職于國電電力山東新能源開(kāi)發(fā)有限公司，主要從事生產(chǎn)運行方面的工作。

參考文獻：

[1] 王君. SF_6斷路器控制回路原理研究[J]. 河南科技, 2015 : (4).

[2] 李波. 六氟化硫斷路器優(yōu)缺點(diǎn)分析及檢修方法[C]. 第四屆十三省區市機械工程學(xué)會(huì )科技論壇暨2008海南機械科技論壇, 2008.

[3] 李忠福. LW10B-252型六氟化硫斷路器防跳分析[J]. 科技創(chuàng )新導報, 2012, (32) : 50.

[4] 魯曉強. 智能型互感器校驗儀維修一例[J]. 農村電工, 2012 : (2).

[5] 張建軍. 企業(yè)電網(wǎng)SF_6斷路器運行維護與異常處理[J]. 電氣時(shí)代, 2020 : (7).

[6] 姜鳳菊. SF_6斷路器的常見(jiàn)故障和處理對策研究[J]. 中小企業(yè)管理與科技(上旬刊), 2017 : (3).

[7] 鄧方雄, 熊飛. 龔嘴水電站SF_6斷路器防跳回路淺析[J]. 四川水力發(fā)電, 2008 : (2).

[8] 勞錦富. 關(guān)于SF_6斷路器檢修維護及常見(jiàn)故障的處理[J]. 電氣開(kāi)關(guān), 2021 : (1).

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年8月刊