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★國電電力山東新能源開發有限公司周美英

關鍵詞：風電場；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和故障狀態，當線路或者設備等發生故障時，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^[1]。SF6斷路器由于自身的優點得到了廣泛應用，其利用六氟化硫（SF6）氣體作絕緣介質和滅弧介質的開關設備，結構簡單，開斷能力強，允許連續多次開斷，適用于頻繁操作、噪音小、無火災危險、無污染、機電磨損小等，是一種性能優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圈的過程中，因人為及設備本身設計等因素，斷路器會出現跳躍式分合閘動作，容易引起或者擴大輸電線路的故障，損壞設備，甚至危害人身安全，給風電場升壓站系統安全穩定運行帶來了負面影響。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電行業生產實踐中的重要課題。本文將著重分析風電場LW8-40.5六氟化硫斷路器設備的防跳問題，并結合實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氣體作為絕緣介質和滅弧介質，是一種無油化開關設備，其氣體在斷開時被壓氣筒壓縮后噴向電弧并將電弧熄滅開斷，具有很強的絕緣性能及滅弧功能。它的吹弧速度快、燃弧時間短、開斷電流大、工作氣壓較低，在密閉系統中循環使用，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會進行分閘操作（例如合閘控制開關短路情況下進行分閘操作），由于合閘控制短路會出現立即合閘現象，當短路事故未排除而又進行了合閘誤操作（例如操作合閘控制開關仍給合閘信號，則斷路器再次合閘，也就是當分合閘信號同時存在的時候，會出現斷路器反復多次“合分-合分”現象稱為斷路器（開關）跳躍）^[3]。

近年來，LW8-40.5六氟化硫斷路器在風電場及變電站中用作變壓器和線路的短路、過載保護及分、合負荷電流開關之用，具有經濟性高、操作方便、適應戶內外環境性強等特點。SF6斷路器作為輸變電設備中的重要設備之一，不僅可以在系統發生故障時，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風電場及變電站中不斷普及應用。

3　防跳問題分析

在LW8-40.5六氟化硫斷路器運行過程中，風電場需要進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端子引線接頭是否松動；（3）定期對SF6斷路器活動及轉動部分注潤滑油；（4）定期對SF6斷路器進行徹底清掃，延緩設備老化，確保其可靠穩定運行^[4]；（5）加強SF6斷路器運行環境的溫度及濕度調節，以確保斷路器在運行過程中保持相對穩定的溫度和濕度，避免損壞斷路器性能，合理延長斷路器的使用壽命^[5]。在風電場實際生產過程中，二次回路中出現運行設備的誤碰、短路、直流兩點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，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圈燒壞后需要更換時，風電場如果不向電網調度申請停電很容易在更換線圈的過程中造成人為誤跳閘現象。

針對風電場在運行維護和設備檢修過程總出現的SF6斷路器跳閘問題，為防止斷路器發生多次“合分”現象^[1]，本文將繼續探討LW8-40.5六氟化硫斷路器傳動機構的防跳問題。

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的所有功能，但由于其自身的傳動機構缺陷給風電場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引起合閘繼電器合閘后不返回的問題^[7]。

針對SF6斷路器的誤跳問題，我們對LW8-40.5六氟化硫斷路器機構進行了以下技改措施，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，我們經過不斷試驗得出以下結論：在該SF6斷路器裝置的傳動機構上加裝一個螺絲釘進行位置鎖定，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：一是風電場運維人員清掃SF6斷路器裝置時事先申請電網調度部門，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，同樣事先得到電網調度部門許可后，用同樣的方法在該SF6斷路器裝置的傳動機構上加裝一個螺絲釘進行位置鎖定，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：一是風電場運維人員清掃SF6斷路器裝置人為閉鎖；二是防止斷路器誤動作，保證人員安全。

5　結束語

風電場升壓站系統安全穩定運行的經驗表明，SF6斷路器裝置具有很強的密封性，電氣壽命長，并適用于頻繁操作，同時占地面積小，抗污染能力強，在電力系統中應用廣泛。SF6斷路器檢修技術的研究是一項漫長、綜合性的系統工程，其有利于增加電力企業的利潤，減少電力企業的維修費用支出，還有助于電力設備的安全穩定運行，但要構建科學性、合理性、系統性的斷路器檢修技術，需要相關部門的共同努力。同時還要根據企業的實際情況，對設備繼續進行優化，及時掌握改進SF6斷路器檢修技術的新途徑[8]。風電場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家進行設計優化，以便更好地適用于風電場升壓站的安全生產要求，有效防止人為以及設備因素導致的安全事故，從而保證風電場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。隨著風力發電智能化的發展，一個涵蓋技術研發、整機制造、開發建設、標準和檢測認證體系以及市場運維，具有全球競爭力的完整風電產業鏈體系已經火熱出爐。當風電生產設備采用智能一體化的解決方案后，將大幅提高生產設備的可靠性和可利用率、增加發電量產出、降低生產運營成本。換句話說，將互聯網、大數據的思維應用于風電生產設備制造和風電場生產設備的運維，必將成為未來發展的趨勢。

作者簡介：

周美英（1990-），女，山東濟南人，工程師，學士，現就職于國電電力山東新能源開發有限公司，主要從事生產運行方面的工作。

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. 六氟化硫斷路器優缺點分析及檢修方法[C]. 第四屆十三省區市機械工程學會科技論壇暨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. 企業電網SF_6斷路器運行維護與異常處理[J]. 電氣時代, 2020 : (7).

[6] 姜鳳菊. SF_6斷路器的常見故障和處理對策研究[J]. 中小企業管理與科技(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]. 四川水力發電, 2008 : (2).

[8] 勞錦富. 關于SF_6斷路器檢修維護及常見故障的處理[J]. 電氣開關, 2021 : (1).

摘自《自動化博覽》2024年8月刊