張立中，王 方

（中國南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司惠州蓄能水電廠，廣東 惠州 516100）

惠州蓄能水電廠發(fā)電機(jī)出口斷路器操作機(jī)構(gòu)故障分析

張立中，王 方

（中國南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司惠州蓄能水電廠，廣東 惠州 516100）

分析液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器出現(xiàn)儲(chǔ)能故障的原因，并提出了預(yù)防開關(guān)儲(chǔ)能故障的措施，以提高發(fā)電設(shè)備的可靠性。

斷路器；液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)；儲(chǔ)能；故障

1 前言

惠州蓄能水電廠位于廣東省惠州市博羅縣郊區(qū)，是一座周調(diào)節(jié)的純抽水蓄能電站?；葜菪钅芩姀S分A、B兩廠，分別安裝4臺(tái)立式單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)-電動(dòng)發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量為300MW，總裝機(jī)容量為2400MW。

惠州蓄能水電廠的8臺(tái)發(fā)電機(jī)出口均采用一機(jī)一變的單元接線方式。2013年3月20日，A廠4號(hào)機(jī)組在停機(jī)斷開發(fā)電機(jī)出口斷路器之后，出現(xiàn)斷路器儲(chǔ)能電機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長報(bào)警，現(xiàn)場檢查斷路器彈簧不能正常儲(chǔ)能。經(jīng)過全面檢查和分析之后，認(rèn)為導(dǎo)致彈簧不能正常儲(chǔ)能的原因是液壓操作機(jī)構(gòu)中各部件內(nèi)部摩擦產(chǎn)生雜質(zhì)污染液壓油。液壓油中雜質(zhì)讓密封面密封不嚴(yán)，導(dǎo)致高壓油向低壓油腔泄漏，從而使彈簧不能正常儲(chǔ)能。

2 斷路器簡介

惠州蓄能水電廠發(fā)電機(jī)出口斷路器采用ABB生產(chǎn)的型號(hào)為HECPS-3S產(chǎn)品。斷路器為戶內(nèi)臥式結(jié)構(gòu)、SF6氣體絕緣和滅弧、三相聯(lián)動(dòng)、液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)。斷路器的額定電壓24kV，工作電壓18（±10%）kV。設(shè)有一個(gè)合閘線圈，二個(gè)分閘線圈（220V DC 0.5kW Trip II和 220V DC 1.5kW Trip I），具有防跳躍和防失壓慢分能力。

3 故障經(jīng)過

2013年3月20日，4號(hào)機(jī)組在11:02:27發(fā)正常停機(jī)命令，11:03:03機(jī)組斷路器UNIT CB 001JD斷開。在11:05:04出現(xiàn)UNIT CB MOTOR LONG TIME RUNNING的報(bào)警，即斷路器的儲(chǔ)能電機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長報(bào)警。

4 處理過程及原因分析

由于斷路器的操作機(jī)構(gòu)為液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)，涉及到電氣控制回路和機(jī)械液壓回路。所以從這兩個(gè)方面查找原因。

首先，從電氣控制回路查找。斷路器儲(chǔ)能電氣控制回路如圖1：MO為儲(chǔ)能電機(jī)；K4為中間繼電器；S1（71-72）為斷路器彈簧的輔助接點(diǎn)；K5為延時(shí)繼電器，整定時(shí)間為2min；K63為電機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長報(bào)警輸出中間繼電器；P2為計(jì)數(shù)器。正常運(yùn)行情況，彈簧在未儲(chǔ)能位置S1（71-72）接通，K4勵(lì)磁，電機(jī)開始儲(chǔ)能；同時(shí)K5開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到2min之后，如果彈簧還未完全儲(chǔ)能，則K5的延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，電機(jī)電源切斷，同時(shí)K63勵(lì)磁發(fā)出電機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長報(bào)警。

現(xiàn)場檢查二次回路，K5繼電器正常，整定時(shí)間正確。K4繼電器正常。彈簧的輔助接點(diǎn)S1（71-72）亦正常，未出現(xiàn)燒蝕粘合現(xiàn)象。K63繼電器也正常工作。因此可以確定不是電氣控制回路的問題。

圖1 斷路器儲(chǔ)能回路電氣控制圖

拆卸掉操作機(jī)構(gòu)外殼，檢查電機(jī)、儲(chǔ)能齒輪、彈簧等機(jī)構(gòu)外觀均無異常。操作機(jī)構(gòu)外殼亦無油外漏現(xiàn)象。投入和斷開儲(chǔ)能電機(jī)電源空開幾次，嘗試給彈簧儲(chǔ)能，電機(jī)有帶動(dòng)儲(chǔ)能齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，但觀察彈簧并未發(fā)生任何位移?？梢源_定是液壓回路故障。

因此，從液壓回路進(jìn)行查找。液壓回路可能出現(xiàn)的問題有：①油泵故障；②油泵低壓側(cè)有空氣；③液壓機(jī)構(gòu)出現(xiàn)滲漏。現(xiàn)場手摸油泵，無發(fā)熱現(xiàn)象，油泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常。為檢查油泵低壓側(cè)是否有氣體，用真空泵從操作機(jī)構(gòu)的注油孔處抽真空，使腔內(nèi)氣體形成負(fù)壓，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)能齒輪，將管路中的氣體帶出。故障依然存在。

從滲漏方面考慮。液壓機(jī)構(gòu)滲漏分為外部滲漏和內(nèi)部滲漏兩種。外部滲漏由液壓機(jī)構(gòu)中的各連接元件處接頭松動(dòng)或者變形造成，一般用肉眼能直接觀察。通過觀察，未發(fā)現(xiàn)外部有油滲漏。因此，可以排除。內(nèi)部滲漏是液壓回路中高壓油與低壓油之間的閥門或者密封面不嚴(yán)引起。其原因有閥門變形或者損壞，配合不良，閥門密封損壞或者液壓油內(nèi)有雜質(zhì)卡在各閥門或者密封圈處等。這種故障處理比較復(fù)雜。需要拆卸相關(guān)元件，更換損壞的閥門，密封墊圈，過濾帶雜質(zhì)的液壓油等。因此，內(nèi)部滲漏比較難處理。斷路器在分閘位置時(shí)儲(chǔ)能與非儲(chǔ)能狀態(tài)示意圖如圖2和圖3。

圖2 分閘已儲(chǔ)能

圖3 分閘未儲(chǔ)能

圖2中標(biāo)注了可能存在滲漏的4個(gè)高壓油腔與低壓油腔的密封面。初步懷疑是密封面內(nèi)卡有細(xì)小雜質(zhì)，導(dǎo)致密封不嚴(yán)，出現(xiàn)滲油。

為排除可疑點(diǎn)1，現(xiàn)場采取的措施是用橡膠錘敲打操作機(jī)構(gòu)控制閥組，使卡在其間的雜質(zhì)能脫落。可疑點(diǎn)2、3暫時(shí)不好排除，需對(duì)油回路進(jìn)行解體；為排除可疑點(diǎn)4，現(xiàn)場更換斷路器合閘線圈。其他機(jī)組曾出現(xiàn)過因?yàn)楹祥l線圈的原因?qū)е码姍C(jī)頻繁啟動(dòng)的情況。按以上方法處理后，儲(chǔ)能彈簧仍無法儲(chǔ)能。

圖4 操作機(jī)構(gòu)活塞桿

現(xiàn)場拆出液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)，進(jìn)行檢查。拆出機(jī)構(gòu)后，手動(dòng)來回推拉斷路器操作機(jī)構(gòu)的活塞桿（圖4）若干次。之后，給儲(chǔ)能電機(jī)投上電源，儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)能正常儲(chǔ)能。說明確實(shí)是某個(gè)密封面存在雜質(zhì)卡塞。為此，為避免事故再次發(fā)生，現(xiàn)場使用真空泵更換液壓油。對(duì)換下來的油進(jìn)行觀察，里面有黑色物質(zhì)。

經(jīng)分析，由于惠州蓄能水電廠是抽水蓄能電廠，在系統(tǒng)中起調(diào)峰調(diào)頻的作用。機(jī)組開停機(jī)比較頻繁。雖然4號(hào)機(jī)組斷路器僅投運(yùn)4年，但斷路器操作次數(shù)達(dá)2000多次。斷路器頻繁的動(dòng)作，導(dǎo)致操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部各部件頻繁動(dòng)作，內(nèi)部各部件摩擦?xí)a(chǎn)生雜質(zhì)污染液壓油。細(xì)小的雜質(zhì)日積月累，導(dǎo)致密封面密封不嚴(yán)，從而使高壓油向低壓油腔泄露，影響機(jī)組斷路器液壓彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)不能正常儲(chǔ)能。

5 預(yù)防措施

斷路器的操作機(jī)構(gòu)是斷路器的重要組成部分，它的故障直接影響開關(guān)的運(yùn)行。因此，為防止出現(xiàn)類似儲(chǔ)能故障，保障機(jī)組的可靠運(yùn)行，在運(yùn)行維護(hù)過程中要特別關(guān)注操作機(jī)構(gòu)。具體從以下幾方面著手：①巡視過程中，觀察儲(chǔ)能電機(jī)動(dòng)作次數(shù)與斷路器的動(dòng)作次數(shù)是否匹配。正常情況下，儲(chǔ)能電機(jī)的動(dòng)作次數(shù)為斷路器動(dòng)作次數(shù)的兩倍。如儲(chǔ)能電機(jī)的動(dòng)作次數(shù)過多，則有可能出現(xiàn)彈簧儲(chǔ)能不能保持，需對(duì)液壓回路進(jìn)行檢查。②定期更換液壓油，以降低液壓油中的雜質(zhì)含量，確保各密封面干凈。③檢查油位是否正常。如果油位與初始油位有不同，則可能出現(xiàn)滲漏。④定期維護(hù)電機(jī)，檢查其碳刷長度是否滿足要求，電機(jī)發(fā)熱是否異常，運(yùn)行有無異響等。⑤檢查儲(chǔ)能齒輪是否正常。⑥對(duì)液壓回路中的接口，定期進(jìn)行檢查緊固。⑦補(bǔ)充液壓油之后，要注意排氣。⑧定期對(duì)電氣回路的繼電器進(jìn)行檢驗(yàn)，防止誤報(bào)警，誤動(dòng)作。⑨儲(chǔ)備適量備件。

6 結(jié)束語

惠州蓄能水電廠是一座周調(diào)節(jié)的純抽水蓄能電站，在系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用的任務(wù)。機(jī)組開停機(jī)頻繁，對(duì)電氣設(shè)備的要求也比較高。機(jī)組出口斷路器是發(fā)電廠重要設(shè)備之一，其故障直接影響機(jī)組的運(yùn)行。而斷路器最常見的故障是操作機(jī)構(gòu)的故障。因此在日常巡視以及定檢工作中，要加以重視。

[1]劉培民.LW6斷路器液壓機(jī)構(gòu)故障的分析和探討[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2008，21（6）.

TM561

B

1672-5387（2015）S-0048-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.S.015

2015-10-22

張立中（1985-），男，助理工程師，從事水電廠檢修維護(hù)工作。