王小嶺， 趙偉杰

(中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司 昆明局, 云南 昆明 650217)

0 引言

液壓彈簧操動機構以其設計簡潔、可靠性高、損耗小等諸多優(yōu)點在很多變電站GIS組合電器中廣泛應用[1]，隨著特高壓直流的不斷建設投產，許多換流站交流濾波場也開始采用此種形式的斷路器。

換流站交流濾波器不同于普通GIS組合電器設備，其斷路器動作頻率遠高于GIS組合電器，所以對斷路器液壓彈簧機構的磨損也就更為嚴重，進而發(fā)生機構頻繁打壓的幾率也更高。

1 液壓彈簧機構介紹

1.1 基本原理介紹

目前使用的液壓彈簧機構無論其等級如何，其基本結構大致相同，機構根據(jù)其實現(xiàn)功能，可分為功能模塊、動力模塊、監(jiān)視模塊、控制模塊以及儲能模塊，這種設計的優(yōu)點在于結構緊湊，減少漏點以便于檢修[2]，其基本結構見圖1。

圖1 液壓彈簧操作機構基本結構

1.2 交流濾波器斷路器介紹

以云南省±800 kV某換流站為例，該換流站共有4大組交流濾波器，共18小組(4A、4B、2C、8D)，每個大組作為一個元件接入500 kV交流場中，每個大組設獨立的交流濾波器母線，該母線上分別由分組斷路器和隔離開關等設備連接小組濾波器。每小組均提供額定無功160 Mvar，總共可提供的無功功率為2880 Mvar?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)要求通過投切交流濾波器的數(shù)量來改變交流電壓、濾除諧波和提供無功功率[3]。

交流濾波器根據(jù)其型式不同，其投切的頻次也不盡相同，據(jù)統(tǒng)計該換流站自2013年投運以來，交流濾波器投切次數(shù)至少2000次以上，最多高達3000余次，年平均動作次數(shù)在400次左右，最多高達500次，具體統(tǒng)計見表1。

表1 500kV交流濾波場斷路器機構動作次數(shù)統(tǒng)計

1.3 頻繁打壓判據(jù)

該換流站交流濾波器斷路器采用ABB公司HMB- 8型液壓機構，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，并綜合ABB 公司對HMB- 8型液壓彈簧操作機構的運行維護要求以及開關類產品的整體要求：扣除由于斷路器操作引起的機構打壓次數(shù)，斷路器在無操作或操作較少的情況下，HMB- 8型液壓彈簧機構頻繁打壓判據(jù)為24h內電機啟動20次以上，綜合考慮每月的平均打壓次數(shù)，若每天打壓平均次數(shù)超過10次，也視為頻繁打壓故障，需要對機構進行檢查處理[4]。

1.4 交流濾波器斷路器故障統(tǒng)計分析

結合頻繁打壓判據(jù)要求統(tǒng)計，自2013年正式投運以來，出現(xiàn)28臺次液壓彈簧機構頻繁打壓或嚴重漏壓故障，解體檢查導致頻繁打壓的原因，其主要是由儲能模塊斯特封出現(xiàn)劃痕造成的內漏或缸體開裂，少數(shù)為機構外漏或受環(huán)境溫度影響，具體統(tǒng)計如表2。

表2 500kV交流濾波場斷路器機構故障信息統(tǒng)計

2 頻繁打壓原因分析

2.1 機構液壓油外漏

出現(xiàn)機構液壓油外漏導致頻繁打壓一般是由于密封墊圈破損或安裝工藝引起，此類故障極為容易判別，通過觀察即可判斷故障位置[5]，針對性處理即可。

2.2 換向閥故障

分、合閘繼電器換向閥故障導致的頻繁打壓一般會出現(xiàn)在斷路器在分或合某一位置時，此類故障可根據(jù)實際表象進行判斷，通過更換換向閥可以得到解決。

2.3 環(huán)境影響

一些地區(qū)晝夜溫差較大，導致機構內油壓不穩(wěn)定，通常表現(xiàn)為溫度較低時打壓，而溫度回升時恢復正常，因設計彈簧滿壓至啟動油泵的行程為1毫米，部分生產廠家為避免溫度對打壓的影響將此行程增大至2.5毫米，效果明顯改善。

2.4 儲能模塊故障

儲能模塊故障導致的頻繁打壓是最常見的一種內漏類型，通常是由于長期磨合后油內生的雜質引起，油內雜質游離至儲能模塊斯特封處，隨著斷路器動作次數(shù)的增多斯特封與儲能缸內部劃傷加劇，進而導致機構頻繁打壓，通過對機構定期濾油可適當改善，但不能杜絕。

2.5 缸體開裂

缸體開裂造成的頻繁打壓是內漏最嚴重的一種，其基本表相為機構無法報壓，打壓頻率極高甚至造成建壓失敗，此種故障多為缸體材質和內部密封工藝引起，出現(xiàn)此類故障只能更換缸體才可以解決。

3 液壓機構頻繁打壓解決思路

根據(jù)以上分析，針對機構液壓油外漏和換向閥故障引起的頻繁打壓可直觀根據(jù)具體故障位置進行處理。而環(huán)境溫度影響造成的間歇性頻繁打壓可效仿一些成熟經驗，適當增大彈簧滿壓至啟動油泵的行程加以解決。缸體開裂造成的頻繁打壓往往是缸體批次的問題，需要改進材質及生產工藝。出現(xiàn)頻次最多的儲能模塊磨損造成的頻繁打壓可參考以下方式進行解決：

3.1 定期開展機構濾油

因交流濾波器斷路器動作次數(shù)多，期間發(fā)生元件相對運動產生雜質屬正常現(xiàn)象，所以，定期對液壓油進行充分過濾去除油內雜質十分必要，建議形成規(guī)范定期開展。

3.2 優(yōu)化故障判別處理方式

常規(guī)的儲能模塊故障處理方式為將機構三個儲能模塊全部進行更換，此種作業(yè)方式雖能解決問題，但無疑會造成材料的浪費，且如果儲能模塊未出現(xiàn)明顯密封損壞，在不解體的情況下很難準確定位具體故障模塊，通過觀察判斷儲能模塊問題準確性低，采用專用儲能模塊檢測裝置進行打壓試驗，通過壓力曲線可以確定具體故障模塊，見圖2、圖3，即達到快速定位故障的目的，又可避免無謂的材料損失。

圖2 儲能模塊正常壓力曲線 圖3 儲能模塊故障壓力曲線

4 結論

本文系統(tǒng)分析了運用于換流站交流濾波器場斷路器液壓機構常見的頻繁打壓故障，并對每種故障的分析處理方式進行闡述，針對故障率最高的儲能模塊創(chuàng)新性提出了檢測方法，對于現(xiàn)場分析處理斷路器液壓機構頻繁打壓問題具有重要意義，可為其他換流站提供參考借鑒。