★国电电力山东新能源开发有限公司周美英

关键词：风电场；六氟化硫(SF6)断路器；跳跃式分合闸；防跳措施

1　背景

断路器的分合操作是实现发电机、变压器、线路等的投入和切除的根本，运行人员在控制室用控制开关或按钮通过控制回路对断路器进行操作，由信号系统反馈断路器的位置和故障状态，当线路或者设备等发生故障时，断路器能够迅速将故障部分隔离，使其退出工作，保障电力系统处于最佳运行状态。如果断路器误动或拒动，轻则造成设备损坏，严重时会使电力系统崩溃瓦解^[1]。SF6断路器由于自身的优点得到了广泛应用，其利用六氟化硫（SF6）气体作绝缘介质和灭弧介质的开关设备，结构简单，开断能力强，允许连续多次开断，适用于频繁操作、噪音小、无火灾危险、无污染、机电磨损小等，是一种性能优异不维修或少维修的断路器^[2]。但SF6断路器在运行维护和更换分闸线圈的过程中，因人为及设备本身设计等因素，断路器会出现跳跃式分合闸动作，容易引起或者扩大输电线路的故障，损坏设备，甚至危害人身安全，给风电场升压站系统安全稳定运行带来了负面影响。在SF6断路器的应用运行中，如何防止由人为因素造成跳闸的研究成为风电行业生产实践中的重要课题。本文将着重分析风电场LW8-40.5六氟化硫断路器设备的防跳问题，并结合实际工作提出有效的应对措施。

2　SF6断路器的工作原理

SF6断路器利用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质，是一种无油化开关设备，其气体在断开时被压气筒压缩后喷向电弧并将电弧熄灭开断，具有很强的绝缘性能及灭弧功能。它的吹弧速度快、燃弧时间短、开断电流大、工作气压较低，在密闭系统中循环使用，能有效保护中、高压电路的安全。

所谓“跳跃”，是指当断路器二次合闸回路出现故障时会进行分闸操作（例如合闸控制开关短路情况下进行分闸操作），由于合闸控制短路会出现立即合闸现象，当短路事故未排除而又进行了合闸误操作（例如操作合闸控制开关仍给合闸信号，则断路器再次合闸，也就是当分合闸信号同时存在的时候，会出现断路器反复多次“合分-合分”现象称为断路器（开关）跳跃）^[3]。

近年来，LW8-40.5六氟化硫断路器在风电场及变电站中用作变压器和线路的短路、过载保护及分、合负荷电流开关之用，具有经济性高、操作方便、适应户内外环境性强等特点。SF6断路器作为输变电设备中的重要设备之一，不仅可以在系统发生故障时，迅速地切除故障电流，减少停电范围，防止事故扩大，保证系统安全运行，而且可以切断与闭合高压电路的空载电流和负载电流，因此在35kV风电场及变电站中不断普及应用。

3　防跳问题分析

在LW8-40.5六氟化硫断路器运行过程中，风电场需要进行日常及定期巡视维护：（1）检查SF6断路器气体压力表计和密度表计；（2）检查SF6断路器的绝缘套管及各个端子引线接头是否松动；（3）定期对SF6断路器活动及转动部分注润滑油；（4）定期对SF6断路器进行彻底清扫，延缓设备老化，确保其可靠稳定运行^[4]；（5）加强SF6断路器运行环境的温度及湿度调节，以确保断路器在运行过程中保持相对稳定的温度和湿度，避免损坏断路器性能，合理延长断路器的使用寿命^[5]。在风电场实际生产过程中，二次回路中出现运行设备的误碰、短路、直流两点接地或元件损坏等状况导致跳闸^[6]，甚至运维人员清扫SF6断路器时，往往因误碰跳闸机构引起人为误跳闸现象，从而影响到升压站系统要求的可靠性。断路器装置的分闸线圈烧坏后需要更换时，风电场如果不向电网调度申请停电很容易在更换线圈的过程中造成人为误跳闸现象。

针对风电场在运行维护和设备检修过程总出现的SF6断路器跳闸问题，为防止断路器发生多次“合分”现象^[1]，本文将继续探讨LW8-40.5六氟化硫断路器传动机构的防跳问题。

4　防跳问题防范措施

LW8-40.5六氟化硫断路器虽然具备了开关的所有功能，但由于其自身的传动机构缺陷给风电场运维及检修人员的工作埋下了安全隐患。断路器和微机保护厂家都在设备上配置了防跳回路，危机保护防跳回路一般比较完整和定型，但是如果防跳继电器的内阻太小也会引起合闸继电器合闸后不返回的问题^[7]。

针对SF6断路器的误跳问题，我们对LW8-40.5六氟化硫断路器机构进行了以下技改措施，如图1（a）、1（b）所示。

图1

在保证LW8-40.5SF6断路器运行稳定可靠的前提下，我们经过不断试验得出以下结论：在该SF6断路器装置的传动机构上加装一个螺丝钉进行位置锁定，可以有效杜绝人为因素造成的误碰跳闸事故。但此结论仅限于在以下两种情况下使用：一是风电场运维人员清扫SF6断路器装置时事先申请电网调度部门，并得到调度许可后，方可将该装置的跳闸机构用螺丝钉定位人为闭锁；二是风电场检修人员在更换分闸线圈的过程中，同样事先得到电网调度部门许可后，用同样的方法在该SF6断路器装置的传动机构上加装一个螺丝钉进行位置锁定，可以有效杜绝人为因素造成的误碰跳闸事故。但此结论仅限于在以下两种情况下使用：一是风电场运维人员清扫SF6断路器装置人为闭锁；二是防止断路器误动作，保证人员安全。

5　结束语

风电场升压站系统安全稳定运行的经验表明，SF6断路器装置具有很强的密封性，电气寿命长，并适用于频繁操作，同时占地面积小，抗污染能力强，在电力系统中应用广泛。SF6断路器检修技术的研究是一项漫长、综合性的系统工程，其有利于增加电力企业的利润，减少电力企业的维修费用支出，还有助于电力设备的安全稳定运行，但要构建科学性、合理性、系统性的断路器检修技术，需要相关部门的共同努力。同时还要根据企业的实际情况，对设备继续进行优化，及时掌握改进SF6断路器检修技术的新途径[8]。风电场输电系统的安全始终是一等大事，断路器的安全稳定运行仍需厂家进行设计优化，以便更好地适用于风电场升压站的安全生产要求，有效防止人为以及设备因素导致的安全事故，从而保证风电场工作人员的人身安全，减少电力设备损坏，保证电力系统安全稳定可靠运行。随着风力发电智能化的发展，一个涵盖技术研发、整机制造、开发建设、标准和检测认证体系以及市场运维，具有全球竞争力的完整风电产业链体系已经火热出炉。当风电生产设备采用智能一体化的解决方案后，将大幅提高生产设备的可靠性和可利用率、增加发电量产出、降低生产运营成本。换句话说，将互联网、大数据的思维应用于风电生产设备制造和风电场生产设备的运维，必将成为未来发展的趋势。

作者简介：

周美英（1990-），女，山东济南人，工程师，学士，现就职于国电电力山东新能源开发有限公司，主要从事生产运行方面的工作。

参考文献：

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

[2] 李波. 六氟化硫断路器优缺点分析及检修方法[C]. 第四届十三省区市机械工程学会科技论坛暨2008海南机械科技论坛, 2008.

[3] 李忠福. LW10B-252型六氟化硫断路器防跳分析[J]. 科技创新导报, 2012, (32) : 50.

[4] 鲁晓强. 智能型互感器校验仪维修一例[J]. 农村电工, 2012 : (2).

[5] 张建军. 企业电网SF_6断路器运行维护与异常处理[J]. 电气时代, 2020 : (7).

[6] 姜凤菊. SF_6断路器的常见故障和处理对策研究[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊), 2017 : (3).

[7] 邓方雄, 熊飞. 龚嘴水电站SF_6断路器防跳回路浅析[J]. 四川水力发电, 2008 : (2).

[8] 劳锦富. 关于SF_6断路器检修维护及常见故障的处理[J]. 电气开关, 2021 : (1).

摘自《自动化博览》2024年8月刊