LW6－220型SF6斷路器常見故障分析

李冠華，丁愛華，魯旭臣

（國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

LW6－220型SF6斷路器常見故障分析

李冠華，丁愛華，魯旭臣

（國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

結(jié)合遼寧電網(wǎng)LW6－220型SF6斷路器運(yùn)行情況，對(duì)常見故障進(jìn)行了分析，指出主要故障原因是由于該型斷路器絕緣拉桿松動(dòng)，導(dǎo)致斷路器觸頭開距縮小、靜觸指縮短、動(dòng)觸指閉合圓擴(kuò)張不能和靜觸指可靠接觸、絕緣拉桿在開合過(guò)程中因強(qiáng)度不夠產(chǎn)生松脫等現(xiàn)象，針對(duì)上述問(wèn)題提出了加裝導(dǎo)向裝置、取消信號(hào)缸的改進(jìn)措施，改造后運(yùn)行結(jié)果證明該方法可靠。

斷路器；絕緣拉桿；導(dǎo)向裝置；信號(hào)缸

20世紀(jì)90年代生產(chǎn)的LW6－220型斷路器作為我國(guó)早期自主研發(fā)的主流SF6斷路器之一，在遼寧電網(wǎng)使用較多。近年來(lái)，隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷發(fā)展，該型設(shè)備故障頻發(fā)，給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)較大威脅，主要是受早期設(shè)計(jì)水平和制造工藝的局限，該型斷路器已無(wú)法滿足現(xiàn)有電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。按照國(guó)家電網(wǎng)公司資產(chǎn)全壽命周期管理的要求，部分該型斷路器運(yùn)行時(shí)間不足20年，不滿足技改更換條件。因此，如何對(duì)該型斷路器進(jìn)行有效改造，已成為亟需解決的問(wèn)題。

1 故障類型

1.1 絕緣拉桿連接松脫

近年來(lái)，國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)已發(fā)生多起LW6－220型斷路器絕緣拉桿松脫導(dǎo)致的設(shè)備事故。絕緣拉桿連接松脫將導(dǎo)致斷路器開距縮小，增大了動(dòng)弧觸頭超程，嚴(yán)重時(shí)靜弧觸頭撞擊到動(dòng)弧觸頭根部，使動(dòng)弧觸頭閉合圓擴(kuò)大，失去引弧功能。當(dāng)斷路器開斷時(shí)，主觸頭發(fā)生嚴(yán)重?zé)g，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致斷路器滅弧室發(fā)生爆炸。絕緣拉桿脫出可導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)，后果更加嚴(yán)重。

1.2 信號(hào)缸漏油

LW6－220型斷路器經(jīng)常發(fā)生信號(hào)缸漏油，輔助開關(guān)采用液壓驅(qū)動(dòng)是國(guó)產(chǎn)早期液壓機(jī)構(gòu)的通病之一［1］，主要原因是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)加工工藝、密封選材要求較高。

1.3 單分結(jié)構(gòu)分閘系統(tǒng)

LW6－220型斷路器分閘系統(tǒng)為單分結(jié)構(gòu)，與雙套保護(hù)不適應(yīng)，可靠性低，不能滿足國(guó)網(wǎng)公司十八項(xiàng)反措要求，運(yùn)行中出現(xiàn)過(guò)導(dǎo)電回路接觸不良導(dǎo)致拒分故障。

2 故障原因

LW6－220型斷路器絕緣拉桿與接頭通過(guò)螺旋彈簧填充Y－150雙組分厭氧膠作為粘接劑連接［2］。該結(jié)構(gòu)彈簧共4圈，鋼絲直徑約4 mm。解體檢查發(fā)現(xiàn)部分接頭、連接彈簧、絕緣拉桿已松脫，連接彈簧1／4的部位已伸長(zhǎng)變形（如圖1所示），接頭端口部位有粘膠的痕跡，彈簧及上連桿和絕緣拉桿絲扣部位有輕微的粘膠痕跡，絕緣拉桿端頭破損（如圖2所示）。

圖1 旋出的絕緣拉桿

圖2 旋出的連接彈簧

絕緣拉桿受力情況：液壓機(jī)構(gòu)額定壓力為326 kg／cm2，工作缸活塞直徑為46 mm，面積S1＝3.14 ×（4.6／2）×2＝16.6 cm2，工作缸活塞直徑為28 mm，面積S2＝3.14×（2.8／2）×2＝6.15 cm2，分閘受力面積S＝16.6－6.15＝10.45 cm2，F(xiàn)分＝326×（16.5－6.15）×9.8≈34 kN，F(xiàn)合＝326×6.15×9.8≈20 kN，絕緣拉桿的抗拉應(yīng)力不小于115 kN，極限破壞性試驗(yàn)拉力為160 kN，由此可見，絕緣拉桿能耐抗液壓系統(tǒng)正常分合閘操作軸向沖擊。但在分閘時(shí)高壓分閘液壓油在工作缸側(cè)面噴入，活塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)力，使工作缸活塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí)在逆時(shí)針力矩作用下旋轉(zhuǎn)。

如果絕緣拉桿填充粘膠不足，粘結(jié)不牢，絕緣拉桿接頭將松脫，嚴(yán)重時(shí)將完全松脫，導(dǎo)致斷路器斷口單相拒分，造成非全相運(yùn)行，存在嚴(yán)重事故隱患［3］。

在合閘時(shí)由于絕緣拉桿接頭在逆時(shí)針力作用下旋出，使絕緣拉桿變長(zhǎng)，縮小了斷路器的開距，增大了動(dòng)弧觸頭的超行程，嚴(yán)重時(shí)靜弧觸頭撞擊到動(dòng)弧觸頭根部，使動(dòng)弧觸頭閉合圓擴(kuò)大，失去弧觸頭的引弧功能。圖3左側(cè)是動(dòng)、靜弧觸頭正常插入位置，動(dòng)弧觸頭抱緊力良好，右側(cè)的動(dòng)弧觸頭閉合圓已打開，靜弧觸頭已插入到根部，動(dòng)弧觸頭已失去功能。圖4中左側(cè)的靜弧觸頭是良好的，右側(cè)的靜弧觸頭在動(dòng)弧觸頭撞擊下已變短。

圖3 動(dòng)、靜弧觸頭抱緊狀態(tài)

圖4 靜弧觸頭在撞擊下變形

分閘時(shí)電弧在主導(dǎo)電回路燃燒，使主導(dǎo)電回路電阻增大。嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致斷路器爆炸。

3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

3.1 增加導(dǎo)向裝置

該系列斷路器未改進(jìn)的液壓機(jī)構(gòu)如圖5所示，為消除工作缸活塞在運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)力，在工作缸活塞桿出口加裝1個(gè)導(dǎo)向裝置，用其化解工作缸活塞分、合閘過(guò)程產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，保證絕緣拉桿和傳動(dòng)系統(tǒng)部件不承受旋轉(zhuǎn)力的作用［4］，從而解決了LW6－220斷路器絕緣拉桿松脫的問(wèn)題。改進(jìn)后的液壓機(jī)構(gòu)如圖6所示，工作缸內(nèi)液壓油通過(guò)壓差變化，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，活塞帶動(dòng)活塞桿、傳動(dòng)連桿及加裝在傳動(dòng)連桿上的導(dǎo)向體同步向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)向桿隨向下的作用力在銷槽中水平向左運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)向桿另一端固定在導(dǎo)軌上，但可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。該結(jié)構(gòu)對(duì)傳動(dòng)連桿進(jìn)行了周向定位，使活塞帶來(lái)的旋轉(zhuǎn)力不會(huì)隨傳動(dòng)桿向上傳遞到絕緣拉桿，保證絕緣拉桿和傳動(dòng)系統(tǒng)部件不承受旋轉(zhuǎn)力的作用。

圖5 未改進(jìn)的液壓機(jī)構(gòu)

圖6 改進(jìn)后的液壓機(jī)構(gòu)

3.2 取消信號(hào)缸

在斷路器機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連桿導(dǎo)向裝置中，取消了液壓機(jī)構(gòu)信號(hào)缸，輔助開關(guān)由液壓驅(qū)動(dòng)改為機(jī)械傳動(dòng)，解決了信號(hào)缸漏油，不宜檢修的問(wèn)題。

上述改進(jìn)措施不僅解決了LW6－220斷路器絕緣拉桿松脫和信號(hào)缸漏油的問(wèn)題，還使斷路器機(jī)構(gòu)和本體間可以在不解體的情況下進(jìn)行分別檢修［5］，并可測(cè)量斷路器的行程及接觸行程，方便斷路器進(jìn)行狀態(tài)檢修，設(shè)備優(yōu)化前后如圖7、圖8所示。

圖7 改造前（液壓驅(qū)動(dòng)）

圖8 改造后（機(jī)械傳動(dòng)）

4 結(jié)束語(yǔ)

將傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)方式優(yōu)化為機(jī)械傳動(dòng)方式，并取消了信號(hào)缸，從根本上改進(jìn)了該型斷路器機(jī)構(gòu)的工作方式。并對(duì)遼寧乃至東北地區(qū)的LW6－220型斷路器進(jìn)行了改造，從改造至今，設(shè)備未發(fā)生噴口及觸頭燒損、主導(dǎo)電回路電阻增大、工作缸活塞與活塞桿連接松動(dòng)、機(jī)構(gòu)漏油現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行可靠性顯著提高。觸頭、回路電阻和絕緣拉桿等檢修試驗(yàn)結(jié)果證明該方法可靠。

［1］于吉波，劉 洋，徐建源，等.換流站交流斷路器重合閘開斷失敗分析［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（8）：7－10.

［2］林其雄.110 kV SF6斷路器爆炸事故分析［J］.高壓電器，2004，46（6）：39－41.

［3］苑 舜，王季梅.真空斷路器合分閘過(guò)程中的觸頭振動(dòng)（理論分析）［J］.東北電力技術(shù)，1994，15（6）：1－5.

［4］張淑芝.HPL245B1型高壓斷路器在云峰發(fā)電廠中的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2005，26（2）：38－41.

［5］張少軍，孟 忠.LW17－220型SF6斷路器的缺陷分析與改進(jìn)［J］.華北電力技術(shù)，2000，30（5）：49－51.

Common Fault Analysis of LW6－220 SF6Circuit Breaker

LI Guan?hua，DING Ai?hua，LU Xu?chen
（Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

Based on running conditions of LW6?220 SF6circuit－breaker in Liaoning power grid，common faults is analyzed.The main fault is insulated rod loose of circuit－breaker，rod loose can lead to the reduction of clearance between open contacts，the static button contact shortened，the moving contact with expanded closed circle cannot be reliable contact the fixed contact，the insulation pull rod with insufficient strength become loose in the process of opening and closing.Aimed at above problems，improvement measures of in?stalling guide device and dismantling signal cylinder are proposed，running conditions of renovation testifies to the effectiveness of the method.

Circuit breaker；Insulation pull rod；Guide device；Signal cylinder

TM561.3

A

1004－7913（2016）03－0026－03

李冠華（1983—），男，碩士，工程師，從事變電設(shè)備高壓試驗(yàn)、在線監(jiān)測(cè)等相關(guān)課題研究。

2016－01－05）