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★國電電力山東新能源開發(fā)有限公司周美英

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場；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(xiàn)發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等的投入和切除的根本，運(yùn)行人員在控制室用控制開關(guān)或按鈕通過控制回路對(duì)斷路器進(jìn)行操作，由信號(hào)系統(tǒng)反饋斷路器的位置和故障狀態(tài)，當(dāng)線路或者設(shè)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(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。如果斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)，輕則造成設(shè)備損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電力系統(tǒng)崩潰瓦解^[1]。SF6斷路器由于自身的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，其利用六氟化硫（SF6）氣體作絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的開關(guān)設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，開斷能力強(qiáng)，允許連續(xù)多次開斷，適用于頻繁操作、噪音小、無火災(zāi)危險(xiǎn)、無污染、機(jī)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(yùn)行維護(hù)和更換分閘線圈的過程中，因人為及設(shè)備本身設(shè)計(jì)等因素，斷路器會(huì)出現(xiàn)跳躍式分合閘動(dòng)作，容易引起或者擴(kuò)大輸電線路的故障，損壞設(shè)備，甚至危害人身安全，給風(fēng)電場升壓站系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了負(fù)面影響。在SF6斷路器的應(yīng)用運(yùn)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。本文將著重分析風(fēng)電場LW8-40.5六氟化硫斷路器設(shè)備的防跳問題，并結(jié)合實(shí)際工作提出有效的應(yīng)對(duì)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)，是一種無油化開關(guān)設(shè)備，其氣體在斷開時(shí)被壓氣筒壓縮后噴向電弧并將電弧熄滅開斷，具有很強(qiáng)的絕緣性能及滅弧功能。它的吹弧速度快、燃弧時(shí)間短、開斷電流大、工作氣壓較低，在密閉系統(tǒng)中循環(huán)使用，能有效保護(hù)中、高壓電路的安全。

所謂“跳躍”，是指當(dāng)斷路器二次合閘回路出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)進(jìn)行分閘操作（例如合閘控制開關(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(xiàn)立即合閘現(xiàn)象，當(dāng)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關(guān)仍給合閘信號(hào)，則斷路器再次合閘，也就是當(dāng)分合閘信號(hào)同時(shí)存在的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)斷路器反復(fù)多次“合分-合分”現(xiàn)象稱為斷路器（開關(guān)）跳躍）^[3]。

近年來，LW8-40.5六氟化硫斷路器在風(fēng)電場及變電站中用作變壓器和線路的短路、過載保護(hù)及分、合負(fù)荷電流開關(guān)之用，具有經(jīng)濟(jì)性高、操作方便、適應(yīng)戶內(nèi)外環(huán)境性強(qiáng)等特點(diǎn)。SF6斷路器作為輸變電設(shè)備中的重要設(shè)備之一，不僅可以在系統(tǒng)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(kuò)大，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，而且可以切斷與閉合高壓電路的空載電流和負(fù)載電流，因此在35kV風(fēng)電場及變電站中不斷普及應(yīng)用。

3　防跳問題分析

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

針對(duì)風(fēng)電場在運(yùn)行維護(hù)和設(shè)備檢修過程總出現(xiàn)的SF6斷路器跳閘問題，為防止斷路器發(fā)生多次“合分”現(xiàn)象^[1]，本文將繼續(xù)探討LW8-40.5六氟化硫斷路器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的防跳問題。

4　防跳問題防范措施

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

針對(duì)SF6斷路器的誤跳問題，我們對(duì)LW8-40.5六氟化硫斷路器機(jī)構(gòu)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(yùn)行穩(wěn)定可靠的前提下，我們經(jīng)過不斷試驗(yàn)得出以下結(jié)論：在該SF6斷路器裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(jié)論僅限于在以下兩種情況下使用：一是風(fēng)電場運(yùn)維人員清掃SF6斷路器裝置時(shí)事先申請(qǐng)電網(wǎng)調(diào)度部門，并得到調(diào)度許可后，方可將該裝置的跳閘機(jī)構(gòu)用螺絲釘定位人為閉鎖；二是風(fēng)電場檢修人員在更換分閘線圈的過程中，同樣事先得到電網(wǎng)調(diào)度部門許可后，用同樣的方法在該SF6斷路器裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(jié)論僅限于在以下兩種情況下使用：一是風(fēng)電場運(yùn)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(jié)束語

風(fēng)電場升壓站系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)表明，SF6斷路器裝置具有很強(qiáng)的密封性，電氣壽命長，并適用于頻繁操作，同時(shí)占地面積小，抗污染能力強(qiáng)，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。SF6斷路器檢修技術(shù)的研究是一項(xiàng)漫長、綜合性的系統(tǒng)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(fèi)用支出，還有助于電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，但要構(gòu)建科學(xué)性、合理性、系統(tǒng)性的斷路器檢修技術(shù)，需要相關(guān)部門的共同努力。同時(shí)還要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，對(duì)設(shè)備繼續(xù)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)電場輸電系統(tǒng)的安全始終是一等大事，斷路器的安全穩(wěn)定運(yùn)行仍需廠家進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，以便更好地適用于風(fēng)電場升壓站的安全生產(chǎn)要求，有效防止人為以及設(shè)備因素導(dǎo)致的安全事故，從而保證風(fēng)電場工作人員的人身安全，減少電力設(shè)備損壞，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行。隨著風(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(jī)制造、開發(fā)建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)認(rèn)證體系以及市場運(yùn)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(dāng)風(fēng)電生產(chǎn)設(shè)備采用智能一體化的解決方案后，將大幅提高生產(chǎn)設(shè)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(yùn)營成本。換句話說，將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的思維應(yīng)用于風(fēng)電生產(chǎn)設(shè)備制造和風(fēng)電場生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)維，必將成為未來發(fā)展的趨勢(shì)。

作者簡介：

周美英（1990-），女，山東濟(jì)南人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于國電電力山東新能源開發(fā)有限公司，主要從事生產(chǎn)運(yùn)行方面的工作。

參考文獻(xiàn)：

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摘自《自動(dòng)化博覽》2024年8月刊