一起220kV GSP—245EH型斷路器慢合故障的分析與處理

徐朋江

摘 要：斷路器對電力系統(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)展以及運行方式的多變，需要經(jīng)常對斷路器進行操作。但斷路器慢分慢合現(xiàn)象時有發(fā)生，從斷路器本體、操作機構(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)生時快速準確處理故障。

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，當系統(tǒng)正常運行時，它能切斷和接通線路及各種電氣設(shè)備的空載和負載電流；當系統(tǒng)發(fā)生故障時，它和繼電保護配合，能迅速切斷故障電流，防止擴大事故范圍。案例中介紹了一起220kV GSP-245EH型斷路器慢合的問題，通過對測試數(shù)據(jù)的分析，最終找到問題根源并處理了故障，同時提出了徹底的解決方案。本案例為斷路器液壓機構(gòu)的設(shè)計、制造和運維方面提供了可借鑒的現(xiàn)場經(jīng)驗。

1 故障情況及設(shè)備原理介紹

2014年12月30日，某站進行220kV設(shè)備操作。在執(zhí)行220kV母聯(lián)2012開關(guān)由熱備用轉(zhuǎn)運行的操作時，發(fā)出合閘命令后，B、C相開關(guān)合閘，A相無反應(yīng)，隨后本體三相不一致保護動作跳B、C相，15秒后A相開關(guān)合閘，之后本體三相不一致保護動作跳開A相，從上述情況看，220kV母聯(lián)2012開關(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)慢合故障的開關(guān)型號為：GSP-245EH型六氟化硫斷路器，開關(guān)操作機構(gòu)為液壓機構(gòu)。

1.1 分閘操作

當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，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桿側(cè)的高壓油向上移動，傳動桿側(cè)的高壓油由貯壓器B-40供給。此外，操作活塞的傳動桿側(cè)承受著常高壓，此時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，轉(zhuǎn)換結(jié)束。高壓油從貯壓器流到操作缸中活塞的上部，此時操作缸中活塞的兩側(cè)都充有高壓油。操作機構(gòu)的工作原理為活塞壓力差原理，即活塞上側(cè)的表面積大于傳動桿B-4側(cè)承受壓力的面積，于是活塞向下移動。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，220kV某站母聯(lián)2012開關(guān)A相發(fā)生慢合故障后，檢修繼保人員到場檢查合閘回路正常、合閘線圈電阻為22.3Ω（正常）。平高東芝GIS設(shè)備液壓機構(gòu)此前有出現(xiàn)過類似故障，因超過半年未操作，開關(guān)一直處于分閘狀態(tài)，整個液壓機構(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阻力大，影響分合閘時間以及分合閘速度。初步確定了原因之后，檢修人員對液壓機構(gòu)進行了泄壓及打壓，目的是使得整個油路能夠循環(huán)起來，促進液壓油流動，經(jīng)過三次泄壓打壓之后，對開關(guān)再次進行了分合閘操作，都能夠正常動作，最后經(jīng)多次分合閘之后，確認開關(guān)可正常操作，待進一步處理。

2015年2月6日，檢修人員協(xié)同廠家及試驗人員到現(xiàn)場準備對某站220kV母聯(lián)2012開關(guān)A相液壓機構(gòu)進行控制閥及液壓油的更換工作。但凡更換液壓機構(gòu)控制閥都必須要對開關(guān)進行機械特性測試，現(xiàn)場220kV設(shè)備的運行方式為220kV1M、2M母線都帶電運行中，因開關(guān)特性測試需要從母聯(lián)開關(guān)兩側(cè)接地刀閘處取信號，需將一側(cè)接地刀閘的接地連接片拆除?，F(xiàn)場兩段母線帶電，拆除接地刀閘連接片會產(chǎn)生強烈感應(yīng)電，不能進行特性測試所以不能更換液壓機構(gòu)控制閥。現(xiàn)場人員決定先對液壓機構(gòu)的液壓油進行更換，更換完成后對液壓機構(gòu)進行低電壓動作測試。經(jīng)查找現(xiàn)場交接試驗報告及出廠報告顯示該臺開關(guān)的各項試驗數(shù)據(jù)均正常。但在現(xiàn)場測試低電壓動作時發(fā)現(xiàn)一個異常情況，2012開關(guān)A相在低電壓分閘臨界值時會出現(xiàn)一個中間狀態(tài)，控制閥動作但開關(guān)沒有分閘，且此時液壓機構(gòu)壓力迅速下降到零壓且機構(gòu)無法建壓。經(jīng)過反復(fù)4次試驗，開關(guān)A相在分閘臨界值都會出現(xiàn)此種狀況，開關(guān)B、C相沒有出現(xiàn)這種情況。經(jīng)與廠家人員討論推斷開關(guān)A相液壓機構(gòu)控制閥在低電壓分閘時會導(dǎo)致控制閥處于中間狀態(tài)，從而使機構(gòu)壓力迅速泄為零，且無法建壓。經(jīng)部門討論申請停220kV 2M母線及2012開關(guān)對控制閥進行更換。

3 故障處理

2015年2月9日，由變電所申請某站220kV 2M母線停電轉(zhuǎn)檢修配合更換220kV母聯(lián)2012開關(guān)A相液壓機構(gòu)換向閥（控制閥）。檢修班人員協(xié)同廠家及試驗人員到現(xiàn)場在更換換向閥（控制閥）前后分別對母聯(lián)2012開關(guān)進行了開關(guān)特性測試及低電壓動作測試。

經(jīng)過更換控制閥并對機構(gòu)進行調(diào)整的前后測試數(shù)據(jù)對比，開關(guān)全電壓操作下的特性測試數(shù)據(jù)及低電壓測試數(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試時沒有發(fā)現(xiàn)之前A相的狀況（控制閥處于中間狀態(tài)），低電壓測試經(jīng)反復(fù)操作及測試后確認無誤，最終判定更換控制閥后開關(guān)測試數(shù)據(jù)正常，設(shè)備可投運。

4 220kV GSP-245EH型斷路液壓機構(gòu)改進措施

經(jīng)過對故障閥體分析、試驗及解體后確定為液壓機構(gòu)控制閥體在分合閘過程中露出在發(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，進而導(dǎo)致在分合閘過程中產(chǎn)生卡阻，直接影響液壓機構(gòu)的正常工作。經(jīng)過對故障控制閥進行滑動阻力測試過程中發(fā)現(xiàn)，某站2012開關(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，因為造成慢合的原因是因為閥芯卡阻，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作。經(jīng)過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)過以下各項測試合格后進行現(xiàn)場改造：（1）拐臂增幅后線圈的驅(qū)動力、換向閥的動作載荷；（2）動作特性（合閘時間、最低動作電壓）；（3）連續(xù)分合操作試驗（5000次）確認耐久性、確認有無異常動作；（4）稀頻度試驗（放置1個月后確認合閘特性）。

5 經(jīng)驗總結(jié)及預(yù)控措施

我們力爭在2016年內(nèi)完成平芝開關(guān)控制閥的整改，徹底解決GSP-245EH型斷路慢合的隱患。通過此次事件的故障分析及整個處理過程，使我們對于斷路及其液壓機構(gòu)有了一個新的認識，通過現(xiàn)場的處理使我們檢修人員對于斷路器液壓機構(gòu)的工作原理及試驗相關(guān)技術(shù)技能都有了很大的提升。

預(yù)控措施：

（1）對于整改后的控制閥結(jié)

構(gòu)進行在運后的稀頻度跟蹤測試，確保設(shè)備正常運行，如有類似故障將進一步進行結(jié)構(gòu)改造或更換。

（2）在停電防拒動檢查及日

常運行維護中，檢修運行人員應(yīng)嚴格按照《GSP-245EH型斷路液壓機構(gòu)換向閥專項檢查作業(yè)指導(dǎo)書》及《GSP-245EH型斷路防拒動檢查作業(yè)指導(dǎo)書》的相關(guān)標準進行，發(fā)現(xiàn)問題及時反饋。

參考文獻

[1]河南平高東芝廠家設(shè)備說明書及出廠、交接試驗報告[Z].