断路器控制与压力闭锁回路分析
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇断路器控制与压力闭锁回路分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】在断路器中设置压力闭锁回路是保证断路器分合闸质量的一种重要措施，压力闭锁回路设计的好坏，直接关系到断路器能否安全可靠运行，通过对液压操作机构的断路器压力闭锁回路电源分析，指出了目前液压断路器存在的问题隐患，提出了改进电源回路的建议。
断路器在分、合闸过程中会产生电弧，电弧的熄灭除了跟断路器本身灭弧设计有关，还和灭弧介质、灭弧介质密度和断路器分闸速度相关。目前，高压断路器通常采用SF6气体作为灭弧介质，但如果灭弧介质密度不足时便不能达到熄弧要求。断路器的分合闸速度是保证断路器有效分闸和灭弧的又一因素，断路器的分合闸速度由断路器的操作机构决定，一般高压断路器多采用弹簧、液压、气压式操作机构，操作机构的储能情况将决定断路器的分合闸质量，当操作机构储能不足将会造成断路器慢分慢合现象，甚至会造成断路器在分合闸时发生爆炸。正因如此，在断路器控制回路中加入压力异常报警和闭锁功能，有效地解决了断路器正常运行的监视问题。通常，将压力监视接点串入断路器的分合闸回路中，当断路器灭弧介质和操作机构储能压力不足降低到一定程度时，发出告警信号或闭锁断路器分合闸操作，作为保证断路器分合闸质量的一种重要措施。因此，压力告警和闭锁回路设计的好坏直接关系到断路器能否安全可靠运行。
根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》的要求，220kV及以上电压等级线路保护应按双重化配置，两套保护装置与其他保护、设备配合的回路应遵循相互独立的原则。遵照这一原则，220kV及以上断路器控制回路均设计了一组合闸回路和两组跳闸回路，两组跳闸回路相互独立，分别接至两组直流母线，保证每组跳闸回路都能独立完成断路器的跳闸动作。
目前，220kV及以上系统中的断路器，一般设计为2个跳闸线圈，1个合闸线圈。针对断路器压力降低的情况，设计在不同的SF6压力下有选择性地闭锁合闸及这两路跳闸回路是十分必要的。以220kV液压断路器为例，国内主要生产商生产的断路器操作箱中都设计了SF6压力低闭锁分合闸回路，同时为了确保压力闭锁回路在日常的运行中的可靠性，又设计了一个两路控制电源的自由切换回路，以获取断路器操作箱内压力闭锁继电器的电源；在断路器机构中同样也设计了压力降低闭锁分合闸回路，其作用类似于断路器操作箱中的压力闭锁回路。断路器操作箱的压力闭锁回路、电源切换回路与断路器本体的压力闭锁回路之间存在着交互联系，因此也给实际运行带来一些问题。压力闭锁回路的电源如何攻取是关键点，现对220kV液压操作机构的断路器压力闭锁回路中的电源获取问题进行分析。
1 压力闭锁回路中的电源分析
通常，压力闭锁继电器只有一组，布置在断路器的操作机构中，其工作电源取自断路器的控制回路的电源。按照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》对断路器跳闸回路独立性的要求，两组控制电源都应能对断路器操作机构中的压力闭锁继电器可靠供电才能保证两组跳闸回路的独立性。但是，在现场实际运行中，发现压力闭锁继电器的工作电源只接于其中的一组控制回路的电源，如图1。当这组控制电源异常或退出运行（故障或者误将控制电源空开断开等原因）时，断路器将发生拒动的严重后果。以某公司生产的断路器为例，说明压力闭锁回路中的电源问题。
图1 压力闭锁元件接于一组控制电源的回路图
典型的操作箱压力闭锁及断路器操作回路如图2、图3及图4所示。
图2 220kV操作箱压力闭锁回路
图3 单相合闸与第一路单相分闸回路
图4 第二路单相分闸回路
图2中，101、102、201、202、301、302分别为第一路控制电源、第二路控制电源和第一路与第二路的切换后电源，本方称之为压力闭锁电源。断路器第一路和第二路分闸回路如图5和图6所示。
图5 西门子开关合闸与第一组跳闸回路
图6 西门子开关第二路分闸回路
现场检查断路器的间隔，发现该类断路器机构压力闭锁回路的电源有以下几种情况：
（1）a1、b1分别连接1N1、1N2，即使用第一路操作电源，a2、b2分别连接2N1、2N2，即使用第二路控制电源，操作箱内电源切换功能取消，压力闭锁电源只接第一路控制电源。对于这类接线方式的闭锁回路，运行中若出现第一路操作电源掉电时，图2中11YJJ、12YJJ掉电返回，则图3、图4中分、合闸回路都不能工作。
（2） a1、b1分别连接1N1、1N2，即使用第一路操作电源，a2、b2分别连接3N1、3N2，即使用压力闭锁电源，但在操作箱中1N1与3N1，1N2与3N2短接，这相当于K10、K55只使用第一路控制电源。同时，操作箱里如图3中1N1与1N3，图4中2N1与2N3短接。这样，如果第一路控制电源失电则会导致整个压力闭锁功能失效，图2 中电源监视继电器11JJ、12JJ会频繁动作。
（3）a1、b1，a2、b2都使用压力闭锁电源，所以第一路、第二路控制电源任一路掉电都不会影响断路器机构的压力闭锁回路工作，也不会影响断路器的分闸操作。这种使用方式的弊端在于当切换后，电源回路若有一点发生接地短路时，两路控制电源的空气开关都会跳开，操作回路将失去电源。
2 压力闭锁回路的改进
为了满足反措要求，压力闭锁继电器的工作电源应不受失去其中任意一组控制电源的限制，即任意一组控制电源因任何原因退出运行时压力闭锁继电器的工作电源仍能正常供电，只有当两组控制电源都失去后，压力闭锁继电器的工作电源才退出运行。在现场实际运行中，若发现以上所述的情况，可采取以下措施进行防范：
（1）整改措施。断路器的两路控制电源在接入压力闭锁继电器前经过一个双位置继电器，正常时由I路控制电源向压力闭锁继电器的工作电源供电，当I路控制电源失去后，经自动切换后由II路控制电源供电。如图7。经过这一整改措施后，压力闭锁继电器的工作电源不再受其中任意一组控制电源的限制，保证了两组跳闸回路的独立性。
（2）在未对压力闭锁继电器的电源回路进行整改前，运行人员应加强对断路器直流控制回路的监视，并将存在的问题及时汇报有关部门。若发现向压力继电器工作电源供电的控制电源回路故障，此时断路器的两组跳闸回路已经被完全闭锁，若线路故障保护动作后断路器将无法跳闸，因此，必须立即汇报调度和有关部门，采取如转移线路负荷后停役线路等措施。
图7 压力闭锁元件接于切换后电源的回路图
3 结束语
断路器控制回路与压力闭锁回路对断路器运行和操作影响很大，因此解决好压力闭锁回路的电源问题，保证当断路器当SF6压力或操作机构压力低于额定压力时能可靠闭锁分合闸有着重要的意义。
参考文献：
[1]朱成.基于500kv变电运行技术的研究[J].高压技术，2009（26）.
[2]魏丽萍，熊旭.500kv变电运行问题探析[J].科技创新与应用，2012（9）.
[3]江苏省电力公司.变电站通用规程，2009.