SF6斷路器儲(chǔ)能異常的故障處理及分析

王天罡

（國(guó)網(wǎng)天津市城西供電公司，天津 300000）

1 LW36-126型SF6斷路器的基本工作原理

LW36-126型SF6斷路器是我國(guó)正泰電氣股份有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。SF6斷路器是利用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)的斷路器。因?yàn)镾F6氣體無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味，是不可燃的惰性穩(wěn)定氣體，具有很強(qiáng)的抗電強(qiáng)度和優(yōu)良的滅弧性能，介電強(qiáng)度比傳統(tǒng)的絕緣氣體高[1]。因此，SF6斷路器具有開(kāi)斷能力強(qiáng)、電氣壽命長(zhǎng)、絕緣水平高以及密封性能好的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于110 kV及以上的電壓等級(jí)中，從而改善電力系統(tǒng)的可靠性和安全性[2]。SF6斷路器利用SF6密度繼電器檢測(cè)氣體的壓力。當(dāng)SF6氣體壓力降低到第一報(bào)警區(qū)域時(shí)，密度繼電器動(dòng)作發(fā)出補(bǔ)氣壓力的信息；當(dāng)SF6氣體壓力降低到第二報(bào)警區(qū)域時(shí)，密度繼電器動(dòng)作發(fā)出閉鎖壓力的信息，同時(shí)把斷路器的分合閘回路斷開(kāi)，對(duì)分合閘實(shí)現(xiàn)閉鎖[3]。

2 LW36-126型SF6斷路器的故障概況

2017年03月01日20時(shí)25分，110 kV某變電站110 kV線路側(cè)進(jìn)行恢復(fù)送電操作，發(fā)現(xiàn)該線路SF6斷路器不能遙控合閘。首先檢查該SF6斷路器一次機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備工作正常，故斷定問(wèn)題出自于二次控制回路。檢查110 kV線路側(cè)SF6斷路器二次回路主要從以下這些方面入手：一是檢查接線是否正確；二是檢查合閘回路、儲(chǔ)能回路是否正常；三是分析回路設(shè)計(jì)是否合理。檢查后發(fā)現(xiàn)，合閘回路串入的斷路器機(jī)構(gòu)行程開(kāi)關(guān)不能正常導(dǎo)通，檢查斷路器機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能情況發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能異常。

2017年03月01日21時(shí)10分，經(jīng)申請(qǐng)后將110 kV線路側(cè)SF6斷路器轉(zhuǎn)冷備用，進(jìn)行機(jī)械按壓分和合閘線圈卸能。卸能結(jié)束后，給上控制電源空氣開(kāi)關(guān)，然后給上儲(chǔ)能電源空氣開(kāi)關(guān)，5 s后斷路器機(jī)構(gòu)發(fā)生異響，緊接著接觸器（ZC）開(kāi)始冒濃煙，現(xiàn)場(chǎng)工作人員迅速斷開(kāi)控制電源空氣開(kāi)關(guān)。

3 LW36-126型SF6斷路器的故障分析

2017年03月01日21時(shí)30分，檢修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該SF6斷路器進(jìn)行檢查。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)斷路器進(jìn)行手動(dòng)儲(chǔ)能，儲(chǔ)能到1/2時(shí)機(jī)構(gòu)卡死，無(wú)法再進(jìn)行儲(chǔ)能，如圖1所示；用萬(wàn)用表對(duì)儲(chǔ)能電機(jī)進(jìn)行電阻測(cè)量，示數(shù)為5.3 Ω，將儲(chǔ)能電機(jī)拆下進(jìn)行空轉(zhuǎn)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)結(jié)果正常，排除儲(chǔ)能電機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題的可能性，故主要故障為斷路器棘爪軸損壞，斷路器無(wú)法儲(chǔ)能。

圖1 SF6斷路器機(jī)構(gòu)卡死

2017年03月02日08時(shí)30分，檢修人員再次檢查該SF6斷路器，拆除行程開(kāi)關(guān)限位板后，發(fā)現(xiàn)棘爪軸承后蓋與連桿定位螺栓有劃痕（如圖2所示），并在拐臂定位螺栓上發(fā)現(xiàn)大量鐵屑，拐臂行程已經(jīng)移位，造成與棘爪軸承后蓋有摩擦。

圖2 SF6斷路器爪軸承后蓋與連桿定位螺栓有劃痕

廠家人員到來(lái)后，首先用專用工具釋放能量，轉(zhuǎn)動(dòng)棘爪軸承發(fā)現(xiàn)大號(hào)棘爪無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，懷疑棘爪軸承已經(jīng)損壞，拐臂行程移位妨礙行程開(kāi)關(guān)蓋板轉(zhuǎn)動(dòng)。試將棘爪軸承拆除，在拆除棘爪軸承時(shí)發(fā)現(xiàn)小號(hào)棘爪軸承已經(jīng)抱死，且小號(hào)棘爪蓋板鋼圈不嚴(yán)，棘爪主軸承已經(jīng)有摩痕，導(dǎo)致斷路器無(wú)法儲(chǔ)能，如圖3所示。隨后更換棘爪軸承，更換棘爪軸承后轉(zhuǎn)動(dòng)正常，手動(dòng)儲(chǔ)能恢復(fù)正常，斷路器試分合1次正常，沒(méi)有故障時(shí)斷路器拒儲(chǔ)能現(xiàn)象。在進(jìn)行電動(dòng)儲(chǔ)能時(shí)發(fā)現(xiàn)斷路器無(wú)法儲(chǔ)能，電機(jī)傘形齒輪無(wú)法與棘爪軸承轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪咬合，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能電機(jī)碳刷濺火花。測(cè)量電機(jī)電阻值為2.3 Ω，測(cè)量備品電機(jī)阻值為9.8 Ω，確定儲(chǔ)能電機(jī)繞組已呈半燒毀狀態(tài)。隨即更換儲(chǔ)能電機(jī)后電動(dòng)儲(chǔ)能正常，現(xiàn)場(chǎng)斷路器儲(chǔ)能、分、和閘功能正常，如圖4所示。

圖3 棘爪主軸承已經(jīng)有摩痕

4 LW36-126型SF6斷路器的故障理論闡述

對(duì)于電動(dòng)儲(chǔ)能，當(dāng)電動(dòng)機(jī)電源接通后，軸套由減速箱里的大蝸輪帶著轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)棘爪進(jìn)入凸輪的缺口時(shí)，儲(chǔ)能軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，合閘彈簧被拉起從而儲(chǔ)上能；當(dāng)合閘彈簧拉到最高點(diǎn)時(shí)，被合閘掣子鎖住，曲柄頂住小連桿傳動(dòng)一小彎板壓下微動(dòng)開(kāi)關(guān)，電機(jī)電源被斷開(kāi)，“儲(chǔ)能指示”顯示在指示器上。

圖4 更換儲(chǔ)能電機(jī)

對(duì)于手動(dòng)儲(chǔ)能，將手把插入減速箱前方孔中，順時(shí)針搖轉(zhuǎn)直到棘爪進(jìn)入到凸輪缺口帶動(dòng)儲(chǔ)能軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)用力搖轉(zhuǎn)手把約25圈，合閘彈簧儲(chǔ)能完畢。

此次故障處理完成，按照斷路器拒儲(chǔ)能機(jī)械故障的理論分析，是因?yàn)閿嗦菲骷S承異常導(dǎo)致斷路器無(wú)法儲(chǔ)能。表象為儲(chǔ)能電機(jī)傘形齒輪與棘爪軸承轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪咬合，當(dāng)棘爪軸承移位時(shí)，導(dǎo)致偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)棘爪轉(zhuǎn)動(dòng)而卡澀，最終因卡澀而無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)繼而抱死燒損電機(jī)。根本原因?yàn)樵O(shè)備在出廠安裝調(diào)試時(shí)棘爪軸承存在細(xì)微間隙，斷路器分合次數(shù)增加后間隙逐漸變大，最終導(dǎo)致機(jī)構(gòu)卡死無(wú)法儲(chǔ)能。以后斷路器應(yīng)當(dāng)多分合，以檢驗(yàn)其機(jī)構(gòu)性能的穩(wěn)定性。此外，應(yīng)當(dāng)與斷路器機(jī)構(gòu)廠家建立溝通機(jī)制，在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)、快速消除斷路器故障。

5 結(jié) 論

SF6斷路器在電網(wǎng)設(shè)備中具有重要作用，要求在日常維護(hù)中多下功夫。首先，要在新斷路器投運(yùn)前做好準(zhǔn)備工作，多次試驗(yàn)，核對(duì)接線圖，認(rèn)真調(diào)試，檢查安裝是否牢固，以免發(fā)生不必要的故障；其次，隨著時(shí)間的推移，斷路器在日常分合閘操作中避免不了設(shè)備器件的老化和損壞，需要工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并維護(hù)，時(shí)刻準(zhǔn)備好日常的零器件，縮短處理故障的時(shí)間，提高工作效率，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，有效發(fā)揮SF6斷路器在電力系統(tǒng)中的控制和保護(hù)作用。