穩(wěn)壓器安全閥閥頭泄漏故障分析與處理

蔣振華　謝月豐　葛帥

摘要：文章從穩(wěn)壓器安全閥入手，針對(duì)秦山核電站二期和法國Saint-Laurent NPP核電站穩(wěn)壓器安全閥管線接頭泄漏事件及多年檢修中發(fā)現(xiàn)BANJO接頭處硼結(jié)晶問題，分析了問題的原因、可能產(chǎn)生的后果及應(yīng)采取的措施，詳述了SEBIM安全閥的檢修要領(lǐng)和方法，希望能夠?qū)穗姀SSEBIM安全閥的檢修工作者有所幫助。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓器；安全閥；閥頭泄漏故障；SEBIM；控制管線；BANJO接頭 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TL364 文章編號(hào)：1009-2374（2016）11-0048-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.025

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)電器，操作機(jī)構(gòu)作為高壓開關(guān)的重要組成部分，用來使開關(guān)分閘、合閘并維持合閘狀態(tài)。目前使用的高壓開關(guān)，其操作機(jī)構(gòu)主要有電磁、彈簧、氣動(dòng)、液壓及液壓彈簧式等。烏魯木齊電業(yè)局所管轄的變電站中，有3座變電站采用戶外式LW14/15型氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器。這些氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器運(yùn)行年限已久，其缺陷率是全局所有斷路器中最高的。除了常見的機(jī)構(gòu)打壓頻繁、打壓電機(jī)不能正常啟動(dòng)與停止、操作壓力異常、逆止閥、氣管路及分閘閥漏氣、連接氣管路結(jié)冰等常規(guī)缺陷外，我們還發(fā)現(xiàn)了氣動(dòng)機(jī)構(gòu)由于機(jī)構(gòu)卡澀造成斷路器不能合閘故障以及斷路器在運(yùn)行過程中本體內(nèi)有異常聲響的重大隱患。在下文中將進(jìn)行詳細(xì)的介紹與分析：

1 氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器簡(jiǎn)介

西安高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的LW14/15斷路器所配操作機(jī)構(gòu)為CQ6型氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，是一種以壓縮空氣做動(dòng)力進(jìn)行分閘操作，輔以合閘彈簧作為合閘儲(chǔ)能元件的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)-彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)機(jī)構(gòu)由空壓機(jī)、壓縮空氣罐、空氣壓力開關(guān)、空氣壓力表、安全閥、排氣管、逆止閥、排水閥等組成，依靠壓縮空氣罐內(nèi)額定壓力為1.5MPa的壓縮空氣來實(shí)現(xiàn)分閘操作。

目前，我局使用的西安高壓開關(guān)廠氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器共有32臺(tái)，其中LW14-110斷路器13臺(tái)、LW15-220斷路器19臺(tái)?，F(xiàn)將該類型斷路器常見的缺陷進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并重點(diǎn)針對(duì)機(jī)構(gòu)卡澀造成斷路器不能合閘及本體內(nèi)異常聲響等重大故障及隱患進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的處理對(duì)策和建議。

2 氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器常見缺陷簡(jiǎn)要分析

2.1 空壓機(jī)啟動(dòng)頻繁

空壓機(jī)正常時(shí)1.45MPa啟動(dòng)，1.55MPa停泵，每天啟動(dòng)1～2次為正常，超過2次為啟動(dòng)頻繁。打壓頻繁的原因主要有兩方面：一是空氣壓力開關(guān)起泵與停泵之間壓力差過小（正常為0.1MPa壓差），造成空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)增多。但斷路器在投入運(yùn)行前均對(duì)空氣開關(guān)壓力值進(jìn)行過校驗(yàn)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的幾率比較?。欢菈嚎s空氣系統(tǒng)輕微漏氣。這是空壓機(jī)啟動(dòng)頻繁的主要原因，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏氣的部位有逆止閥、分閘控制閥、連接氣管路、放水閥等部位。

2.2 操作壓力異常

操作壓力異常表現(xiàn)為：

2.2.1 操作壓力下降至起泵、報(bào)警甚至閉鎖值時(shí)空壓機(jī)不能正常補(bǔ)充操作壓力。原因可能為：（1）空壓機(jī)出力不足、損壞或與打壓電機(jī)連接皮帶斷裂；（2）打壓電機(jī)損壞、碳刷接觸不良；（3）空氣壓力開關(guān)接點(diǎn)卡澀、凍結(jié)黏死；（4）打壓電器回路元件故障，如接觸器線圈燒毀、接點(diǎn)接觸不良、打壓保險(xiǎn)熔斷等。

2.2.2 操作壓力異常升高造成安全閥啟動(dòng)，原因可能為空氣壓力開關(guān)接點(diǎn)卡澀、凍結(jié)黏死，在壓力補(bǔ)充至停泵值后不能正常動(dòng)作斷開打壓回路。

2.3 氣管路結(jié)冰

此類缺陷常出現(xiàn)在LW15-220斷路器中，因?yàn)槿鄶嗦菲鞯膲嚎s空氣罐用Φ22銅管連通，壓縮空氣由B相操作機(jī)構(gòu)內(nèi)的空壓機(jī)提供。由于壓縮空氣內(nèi)的水分未能及時(shí)通過放水閥排出，在連接銅管中積存，冬季溫度降低后就會(huì)結(jié)冰將氣路堵住。由于空氣壓力表及打壓回路的控制部分均在A相，若A、B兩相間連接管路凍住，空氣壓力表僅指示A相操作壓力，會(huì)造成B相空壓機(jī)一直不停，操作壓力一直升高至安全閥動(dòng)作，燒壞打壓電機(jī)。若B、C兩相間連接管路凍住，則斷路器C相操作壓力無法監(jiān)視，可能會(huì)降至正常操作所需壓力以下，造成斷路器C相拒分，甚至慢分造成斷路器滅弧室爆炸?？梢栽谶B接銅管表面黏附加熱帶及保溫設(shè)施，保證冬季管路的溫度在冰點(diǎn)以上，防止管路結(jié)冰。

2.4 逆止閥、分閘閥漏氣

逆止閥由閥座、密封墊及復(fù)位彈簧組成，長期進(jìn)水會(huì)造成復(fù)位彈簧銹蝕、變形、彈力下降，造成逆止閥

漏氣。

分閘閥由于閥口密封墊、活塞密封圈老化、損壞會(huì)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，還可能由于冬季閥口積水結(jié)冰，造成閥口密封不嚴(yán)導(dǎo)致漏氣。

3 氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器重大缺陷及隱患分析

3.1 操作機(jī)構(gòu)卡澀

3.1.1 活塞桿卡澀。2012年1月2日17時(shí)40分，220kV頭屯河變電站220kV頭東線斷路器在送電過程中，斷路器A相不能合閘，合閘線圈燒毀?，F(xiàn)場(chǎng)檢查斷路器電氣回路及操作壓力均無異常，但現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)無法進(jìn)行合閘，初步判斷為機(jī)械卡澀故障，造成合閘彈簧能量不能釋放。氣動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘操作的動(dòng)作原理為：斷路器分閘后壓縮合閘彈簧，為合閘儲(chǔ)能，合閘保持掣子勾住活塞桿，使斷路器保持在合位。合閘操作時(shí)，合閘電磁鐵吸合使銜鐵向上動(dòng)作，推動(dòng)合閘觸發(fā)器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，解除對(duì)合閘保持掣子限位滾子的限制，合閘保持掣子逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)釋放活塞桿，合閘彈簧能量釋放，斷路器合閘。檢修人員對(duì)合閘彈簧進(jìn)行檢查，其外觀完好無裂痕，且用手動(dòng)工裝進(jìn)行壓縮時(shí)彈性良好，排除合閘彈簧斷裂或出力不足的原因。同時(shí)對(duì)活塞缸及活塞桿進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)偏斜卡滯現(xiàn)象。經(jīng)過逐一排查最終找到故障原因：由于頭屯河變屬重污染地區(qū)，斷路器機(jī)構(gòu)活塞桿與活塞缸連接部位有灰塵進(jìn)入，形成油泥淤積，造成活塞桿卡澀，合閘保持掣子限位滾子不能與觸發(fā)器接觸，斷路器彈簧力量無法釋放，斷路器無法合閘。檢修人員利用撬杠使活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，再用手動(dòng)工裝將其向下壓，同時(shí)對(duì)油泥淤積的部位進(jìn)行清潔潤滑。經(jīng)過多次上下活動(dòng)后，活塞桿卡澀現(xiàn)象消除，斷路器分合閘靈活可靠。

3.1.2 活塞片偏斜引起的卡澀。2010年6月21日19點(diǎn)，在220kV電爐變電站進(jìn)行220kV頭爐線2513斷路器定檢工作中，在進(jìn)行遠(yuǎn)方合閘傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，斷路器A、B相合閘成功，C相未動(dòng)作，經(jīng)檢查C相斷路器電氣回路及操作壓力均無異常，合閘觸發(fā)器及合閘保持掣子已動(dòng)作，但機(jī)構(gòu)卡在一半不能動(dòng)作。檢修人員在廠家技術(shù)人員的配合下現(xiàn)場(chǎng)對(duì)頭爐線C相機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆解分析，在解體后發(fā)現(xiàn)斷路器不能合閘的原因?yàn)闄C(jī)構(gòu)氣缸中的傳活塞桿與活塞盤連接處螺絲脫落。連接處共有四顆螺絲，有一顆未上、一顆脫落、兩顆松動(dòng)，從而造成氣缸中活塞桿與活塞盤不垂直，導(dǎo)致活塞盤發(fā)生偏斜，不能在氣缸中進(jìn)行垂直上下運(yùn)動(dòng)，卡在氣缸內(nèi)，合閘彈簧也不能完全釋放，無法完成合閘。將脫落及松動(dòng)的螺絲進(jìn)行緊固，保證活塞桿與活塞盤垂直后，活塞盤可正常在氣缸中處置上下運(yùn)動(dòng)，斷路器合閘靈活可靠。

3.2 本體內(nèi)有異常聲響

2011年3月2日，220kV三宮變電站220kV米宮線2516斷路器（LW15-220型氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器）B相在運(yùn)行中本體有異常響聲，現(xiàn)場(chǎng)檢查未發(fā)現(xiàn)操作機(jī)構(gòu)內(nèi)有金屬部分振動(dòng)，懷疑為聲音是從本體內(nèi)發(fā)出，經(jīng)測(cè)量斷路器本體SF6氣體中SO2含量高于A相和C相的，初步判斷為斷路器本體內(nèi)部有放電現(xiàn)象，最有可能部位為絕緣拉桿與活塞桿連接的軸銷懸浮放電造成。

檢修工區(qū)安排開展以下工作進(jìn)行跟蹤：3月3日，對(duì)220kV米宮線2516斷路器B相進(jìn)行紅外測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)無異常。紅外測(cè)溫主要對(duì)絕緣支柱瓷瓶和滅弧室溫度進(jìn)行了測(cè)量。

通過紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)，各部位的溫度相間差都在1℃之內(nèi)，無明顯故障特征。

3月4日，新疆電力科學(xué)研究院專家對(duì)2516斷路器B相SF6氣體進(jìn)行成分測(cè)試（儀器未用標(biāo)準(zhǔn)SF6氣體標(biāo)零），發(fā)現(xiàn)2516斷路器B相SF6氣體中SO2含量高于A相和C相的，判斷內(nèi)部有輕微放電故障。

SF6氣體內(nèi)部發(fā)生放電時(shí)，主要產(chǎn)生SO2氣體，如氣體內(nèi)微水含量較大，同時(shí)產(chǎn)生HF、H2S等氣體。

3月7日，對(duì)2516斷路器采用開關(guān)柜局放檢測(cè)儀進(jìn)行局放檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)B相放電量偏大。

B相放電量比A、C相大10db，可能存在內(nèi)部微量

放電。

通過對(duì)斷路器SF6氣體成分檢測(cè)分析，B相SO2氣體含量明顯高于A、C相，進(jìn)行的局放檢測(cè)試驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)B相放電量較A、C相偏大，進(jìn)一步證明了斷路器B相本體內(nèi)確實(shí)存在局部放電缺陷，但缺陷的具體位置還不好確定，廠家人員也到現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，認(rèn)為最有可能為絕緣拉桿與活塞桿連接的軸銷磨損產(chǎn)生空隙，由軸銷空隙造成電位差，從而引起懸浮放電，廠家證實(shí)了同類型斷路器曾經(jīng)出現(xiàn)過此類問題。

通過對(duì)大量資料收集顯示，西安高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的斷路器滅弧室內(nèi)絕緣拉桿與傳動(dòng)拉桿之間的軸銷磨損從而引起懸浮放電在國內(nèi)已不是個(gè)例，多方資料顯示該缺陷已在多家發(fā)供電企業(yè)單位出現(xiàn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和大量資料顯示，檢修工區(qū)狀態(tài)檢修專家組分析認(rèn)定，目前三宮變米宮線斷路器的缺陷可以確定為軸銷處缺陷，且此缺陷被檢修工區(qū)專家組評(píng)定為家族型缺陷。

4 結(jié)語

西安高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的LW14/15型氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器是我局缺陷率最高的斷路器，除了常見的空壓機(jī)啟動(dòng)頻繁、操作壓力異常、氣管路結(jié)冰及控制閥、逆止閥、放水閥漏氣等缺陷外，近兩年出現(xiàn)了由于操作機(jī)構(gòu)卡澀導(dǎo)致斷路器無法合閘故障及滅弧室內(nèi)絕緣拉桿與傳動(dòng)拉桿之間軸銷磨損從而引起懸浮放電，出現(xiàn)本體內(nèi)異常聲響的重大設(shè)備隱患，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。雖然檢修人員努力想辦法解決這些問題，但氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)本來就屬于淘汰產(chǎn)品，內(nèi)部很多重要的備品備件都已很難采購到，只有逐步進(jìn)行更換，提高設(shè)備自身質(zhì)量，才是根除以上問題，保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的最終途徑。

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作者簡(jiǎn)介：艾比布勒（1981-），男（維吾爾族），新疆烏魯木齊人，國網(wǎng)烏魯木齊供電公司主任，研究方向：變電檢修。

（責(zé)任編輯：蔣建華）