徐朋江

摘 要：斷路器對(duì)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定起著非常重要的作用，伴隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展以及運(yùn)行方式的多變，需要經(jīng)常對(duì)斷路器進(jìn)行操作。但斷路器慢分慢合現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，從斷路器本體、操作機(jī)構(gòu)、控制回路等方面總結(jié)分析故障發(fā)生的原因，有利于故障發(fā)生時(shí)快速準(zhǔn)確處理故障。

關(guān)鍵詞：斷路器；慢合；換向閥；故障

引言

高壓斷路器是變電站主要的電力控制設(shè)備，具有滅弧特性，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，它能切斷和接通線路及各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，它和繼電保護(hù)配合，能迅速切斷故障電流，防止擴(kuò)大事故范圍。案例中介紹了一起220kV GSP-245EH型斷路器慢合的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，最終找到問(wèn)題根源并處理了故障，同時(shí)提出了徹底的解決方案。本案例為斷路器液壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)維方面提供了可借鑒的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。

1 故障情況及設(shè)備原理介紹

2014年12月30日，某站進(jìn)行220kV設(shè)備操作。在執(zhí)行220kV母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)由熱備用轉(zhuǎn)運(yùn)行的操作時(shí)，發(fā)出合閘命令后，B、C相開(kāi)關(guān)合閘，A相無(wú)反應(yīng)，隨后本體三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳B(niǎo)、C相，15秒后A相開(kāi)關(guān)合閘，之后本體三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)A相，從上述情況看，220kV母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)A相出現(xiàn)慢合。

220kV某變電站220kV設(shè)備為河南平高東芝公司GIS產(chǎn)品，此次出現(xiàn)慢合故障的開(kāi)關(guān)型號(hào)為：GSP-245EH型六氟化硫斷路器，開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)為液壓機(jī)構(gòu)。

1.1 分閘操作

當(dāng)液壓操作缸處于合閘狀態(tài)，分閘指令一給出，分閘線圈B-10受電，控制閥B-3向右移動(dòng)，轉(zhuǎn)換結(jié)束。操作缸B-1中活塞上面的高壓油被排出并流到油箱。然后液壓操作活塞B-2借助于操作缸中傳動(dòng)桿側(cè)的高壓油向上移動(dòng)，傳動(dòng)桿側(cè)的高壓油由貯壓器B-40供給。此外，操作活塞的傳動(dòng)桿側(cè)承受著常高壓，此時(shí)活塞的上部與油箱相連，于是活塞穩(wěn)定的保持在分閘位置。

1.2 合閘操作

當(dāng)液壓操作缸處于分閘狀態(tài)，合閘指令一給出，合閘線圈B-11受電，控制閥B-3向左移動(dòng)，轉(zhuǎn)換結(jié)束。高壓油從貯壓器流到操作缸中活塞的上部，此時(shí)操作缸中活塞的兩側(cè)都充有高壓油。操作機(jī)構(gòu)的工作原理為活塞壓力差原理，即活塞上側(cè)的表面積大于傳動(dòng)桿B-4側(cè)承受壓力的面積，于是活塞向下移動(dòng)。借助于壓力差，于是活塞穩(wěn)定的保持在合閘位置。

2 故障原因分析

2014年12月30日上午9時(shí)，220kV某站母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)A相發(fā)生慢合故障后，檢修繼保人員到場(chǎng)檢查合閘回路正常、合閘線圈電阻為22.3Ω（正常）。平高東芝GIS設(shè)備液壓機(jī)構(gòu)此前有出現(xiàn)過(guò)類似故障，因超過(guò)半年未操作，開(kāi)關(guān)一直處于分閘狀態(tài)，整個(gè)液壓機(jī)構(gòu)在分閘的工況下，可能導(dǎo)致液壓油路出現(xiàn)沉淀以及換向閥滑動(dòng)阻力大，影響分合閘時(shí)間以及分合閘速度。初步確定了原因之后，檢修人員對(duì)液壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行了泄壓及打壓，目的是使得整個(gè)油路能夠循環(huán)起來(lái)，促進(jìn)液壓油流動(dòng)，經(jīng)過(guò)三次泄壓打壓之后，對(duì)開(kāi)關(guān)再次進(jìn)行了分合閘操作，都能夠正常動(dòng)作，最后經(jīng)多次分合閘之后，確認(rèn)開(kāi)關(guān)可正常操作，待進(jìn)一步處理。

2015年2月6日，檢修人員協(xié)同廠家及試驗(yàn)人員到現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備對(duì)某站220kV母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)A相液壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制閥及液壓油的更換工作。但凡更換液壓機(jī)構(gòu)控制閥都必須要對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行機(jī)械特性測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)220kV設(shè)備的運(yùn)行方式為220kV1M、2M母線都帶電運(yùn)行中，因開(kāi)關(guān)特性測(cè)試需要從母聯(lián)開(kāi)關(guān)兩側(cè)接地刀閘處取信號(hào)，需將一側(cè)接地刀閘的接地連接片拆除?，F(xiàn)場(chǎng)兩段母線帶電，拆除接地刀閘連接片會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈感應(yīng)電，不能進(jìn)行特性測(cè)試所以不能更換液壓機(jī)構(gòu)控制閥?，F(xiàn)場(chǎng)人員決定先對(duì)液壓機(jī)構(gòu)的液壓油進(jìn)行更換，更換完成后對(duì)液壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行低電壓動(dòng)作測(cè)試。經(jīng)查找現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)報(bào)告及出廠報(bào)告顯示該臺(tái)開(kāi)關(guān)的各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均正常。但在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試低電壓動(dòng)作時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)異常情況，2012開(kāi)關(guān)A相在低電壓分閘臨界值時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)中間狀態(tài)，控制閥動(dòng)作但開(kāi)關(guān)沒(méi)有分閘，且此時(shí)液壓機(jī)構(gòu)壓力迅速下降到零壓且機(jī)構(gòu)無(wú)法建壓。經(jīng)過(guò)反復(fù)4次試驗(yàn)，開(kāi)關(guān)A相在分閘臨界值都會(huì)出現(xiàn)此種狀況，開(kāi)關(guān)B、C相沒(méi)有出現(xiàn)這種情況。經(jīng)與廠家人員討論推斷開(kāi)關(guān)A相液壓機(jī)構(gòu)控制閥在低電壓分閘時(shí)會(huì)導(dǎo)致控制閥處于中間狀態(tài)，從而使機(jī)構(gòu)壓力迅速泄為零，且無(wú)法建壓。經(jīng)部門(mén)討論申請(qǐng)停220kV 2M母線及2012開(kāi)關(guān)對(duì)控制閥進(jìn)行更換。

3 故障處理

2015年2月9日，由變電所申請(qǐng)某站220kV 2M母線停電轉(zhuǎn)檢修配合更換220kV母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)A相液壓機(jī)構(gòu)換向閥（控制閥）。檢修班人員協(xié)同廠家及試驗(yàn)人員到現(xiàn)場(chǎng)在更換換向閥（控制閥）前后分別對(duì)母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)進(jìn)行了開(kāi)關(guān)特性測(cè)試及低電壓動(dòng)作測(cè)試。

經(jīng)過(guò)更換控制閥并對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的前后測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，開(kāi)關(guān)全電壓操作下的特性測(cè)試數(shù)據(jù)及低電壓測(cè)試數(shù)據(jù)全部合格（更換控制閥前合閘不同期為3.1ms，更換后為0.8ms），且更換控制閥后低電壓測(cè)試時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)之前A相的狀況（控制閥處于中間狀態(tài)），低電壓測(cè)試經(jīng)反復(fù)操作及測(cè)試后確認(rèn)無(wú)誤，最終判定更換控制閥后開(kāi)關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)正常，設(shè)備可投運(yùn)。

4 220kV GSP-245EH型斷路液壓機(jī)構(gòu)改進(jìn)措施

經(jīng)過(guò)對(duì)故障閥體分析、試驗(yàn)及解體后確定為液壓機(jī)構(gòu)控制閥體在分合閘過(guò)程中露出在發(fā)體外的部分受到環(huán)境、溫濕度等影響表面有輕微氧化物，進(jìn)而導(dǎo)致在分合閘過(guò)程中產(chǎn)生卡阻，直接影響液壓機(jī)構(gòu)的正常工作。經(jīng)過(guò)對(duì)故障控制閥進(jìn)行滑動(dòng)阻力測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，某站2012開(kāi)關(guān)A相控制閥閥芯阻力比正常閥芯偏大。

這也論證了我們最初的推斷，因?yàn)樵斐陕系脑蚴且驗(yàn)殚y芯卡阻，所以處理方案的重心在于增大分合閘線圈出力，解決因換向閥芯氧化層產(chǎn)生摩擦力影響分合閘線圈正常動(dòng)作。經(jīng)過(guò)我們與廠方人員反復(fù)論證后的處理方案為：控制閥拐臂增幅結(jié)構(gòu)，即在合閘線圈和換向閥之間設(shè)置拐臂，利用拐臂比增加驅(qū)動(dòng)控制閥的力（增加為 1.3 倍）。

更改后的控制閥、分合閘線圈及拐臂組成的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)以下各項(xiàng)測(cè)試合格后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造：（1）拐臂增幅后線圈的驅(qū)動(dòng)力、換向閥的動(dòng)作載荷；（2）動(dòng)作特性（合閘時(shí)間、最低動(dòng)作電壓）；（3）連續(xù)分合操作試驗(yàn)（5000次）確認(rèn)耐久性、確認(rèn)有無(wú)異常動(dòng)作；（4）稀頻度試驗(yàn)（放置1個(gè)月后確認(rèn)合閘特性）。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及預(yù)控措施

我們力爭(zhēng)在2016年內(nèi)完成平芝開(kāi)關(guān)控制閥的整改，徹底解決GSP-245EH型斷路慢合的隱患。通過(guò)此次事件的故障分析及整個(gè)處理過(guò)程，使我們對(duì)于斷路及其液壓機(jī)構(gòu)有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的處理使我們檢修人員對(duì)于斷路器液壓機(jī)構(gòu)的工作原理及試驗(yàn)相關(guān)技術(shù)技能都有了很大的提升。

預(yù)控措施：

（1）對(duì)于整改后的控制閥結(jié)

構(gòu)進(jìn)行在運(yùn)后的稀頻度跟蹤測(cè)試，確保設(shè)備正常運(yùn)行，如有類似故障將進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造或更換。

（2）在停電防拒動(dòng)檢查及日

常運(yùn)行維護(hù)中，檢修運(yùn)行人員應(yīng)嚴(yán)格按照《GSP-245EH型斷路液壓機(jī)構(gòu)換向閥專項(xiàng)檢查作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》及《GSP-245EH型斷路防拒動(dòng)檢查作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋。

參考文獻(xiàn)

[1]河南平高東芝廠家設(shè)備說(shuō)明書(shū)及出廠、交接試驗(yàn)報(bào)告[Z].