秦山CANDU機組525kV GIS油泵無法建壓原因分析及處理方法

王里鵬，施焱峰

（中核核電運行管理有限公司 秦三廠，浙江 海鹽 314300）

0 引言

秦山CANDU 機組的525kV GIS 開關站額定電壓525kV，額定電流2000A，設備為日本日立公司制造。525kV GIS 開關站也叫525kV SF6 全封閉組合電器開關站，包括就地控制屏、525kV 斷路器、接地閘刀、隔離閘刀、電壓互感器、避雷器等[1]。通過“發(fā)電機-主變-525kV GIS 開關站-電網(wǎng)”這條線路可將電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)，在機組停運后，可選擇“電網(wǎng)-525kV GIS 開關站-主變”這條線路對廠內(nèi)進行供電。

圖1 525kV 斷路器油泵油壓系統(tǒng)Fig.1 Oil pressure system of 525kv circuit breaker oil pump

525kV 斷路器的正常與否決定著電能是否能夠正常傳輸，而525kV 斷路器分合閘的動力來源是油泵能否建立高壓的液壓油[2]，若油泵長時間不運轉(zhuǎn)，則油泵單元的液壓油將微漏回油箱，由于油泵存儲的液壓油本就較少，因缺少液壓油將導致空氣進入油泵形成氣泡，當油泵單元中累積到一定量的氣泡的情況下，啟動油泵將造成空轉(zhuǎn)，無法從油箱中抽油建立高壓的液壓油。

1 事件概述

2016 年09 月15 日中班，主控室出現(xiàn)報警，檢查1#525kV GIS 液壓油泵啟動后壓力表指示不漲，運行7min后泵自動停運，壓力表指示一直為26.8Mpa；而525kV GIS操作油壓正常范圍31.5Mpa ～33.5Mpa，油壓力低報警值27.5.5Mpa，油壓操作閉鎖值25.5Mpa。

2 事件后果

若機組處于大修階段，處理此缺陷需停役525kV 電源側(cè)主接線設備，機組將失去一路外電源。若正常運行期間出現(xiàn)此缺陷，如果確認在壓力低到油壓閉鎖值之前無法修復，則需要手動斷開525kV GIS 斷路器[3]。

由于525kV GIS 是機組輸電和倒送電的通道，若525kV GIS 不可用則需停機處理，并將機組電源切換至220kV 電源供廠用電。

3 故障分析

由于廠家手冊中對525kV GIS 油泵和液壓油動力回路沒有規(guī)定相應的預維手段，只有解體檢查的工作項目。在此部件出現(xiàn)缺陷前也沒任何的預警，故設備管理部門對此關鍵部件出現(xiàn)缺陷的認識不足，沒有制定合適的數(shù)據(jù)跟蹤措施，也沒有制定合適的預維項目進行檢查和處理。

525kV GIS 操作動力回路的液壓油高壓區(qū)域利用逆止閥check valve 進行保壓，油泵單元本身也有相應的密封件對油泵單元保壓，但油泵單元存儲的液壓油較少，并且油泵單元在油箱中液壓油的上方，受重力影響液壓油天然有下泄的趨勢。

正常情況下液壓油高壓區(qū)域油壓下降速率應保持在穩(wěn)定的水平，保證油泵啟動次數(shù)每周大于10 次，但由于導向閥閥單元的堵塞或油質(zhì)劣化，液壓油高壓區(qū)域油壓下降速率逐漸緩慢，導致的后果為油泵啟動次數(shù)變少，油泵單元的保壓時間不斷增長。

若油泵長時間不運轉(zhuǎn)，油泵單元的液壓油將微漏回油箱，由于油泵存儲的液壓油本就較少，因缺少液壓油將導致空氣進入油泵形成氣泡，當油泵單元中累積到一定量的氣泡的情況下，啟動油泵將造成空轉(zhuǎn)，無法從油箱中抽油建立高油壓。有可能的進氣路徑：

① Piston part

② Oil seal gasket

③ Connection of suction pipe

4 故障處理方案

經(jīng)會議討論，由于發(fā)生在大修期間，確定更換三相525kV GIS 的導向閥、更換液壓油、進行油回路沖洗3 項工作作為故障處理方法。

該工作已實施完成，主接線回路設備并網(wǎng)后，對三相油泵運行時間進行為期近2 年的數(shù)據(jù)跟蹤，三相油泵的運行時間1 周在2.3h ～3.7h 之間，可計算出1 周總啟動次數(shù)在69 次～111 次之間，由于啟動次數(shù)超過每周10 次就不會導致油泵進氣，可判斷525kV GIS 液壓油泵的運轉(zhuǎn)狀況良好。

5 故障處理過程

5.1 故障處理前主要試驗

1）油密試驗：就地柜內(nèi)油泵油壓壓力達到34MPa 后，等待1h，確認下降值不超過3.2Mpa，且需大于0.2Mpa。

2）最低油壓動作試驗：確認油泵壓力在22.5Mpa ～23Mpa 時，525kV GIS 斷路器能可靠分合閘。

3）充油時間：開啟油泵電機，液壓油從0pa 開始計時，壓力達到33.5Mpa 停止。

4）分合閘動作試驗：油泵油壓在31.5MPa 時，合閘時間＜120ms，分閘時間＜20ms。不同期時間＜4ms。

5.2 故障的處理工藝

1）更換A、B、C 三相導向閥、三相分合閘電磁手動操作機構(gòu)、新濾芯、密封圈。

表1 0起打壓時間標準Table 1 Time standard of 0 starting pressing

2）抽掉原有的液壓油，注入干凈的液壓油對液壓油路進行清洗，即進行濾油，使用凈油機濾油時間為30min。

3）濾油結(jié)束后進行油路的排氣操作，排氣方式：啟動油泵電機使得壓力在26Mpa，進行斷路器的分合閘，記分合閘為1 次，操作30 次。

4）抽掉進行液壓油路清洗的液壓油，重新更換濾芯及密封墊，并再次向油箱中注入干凈的液壓油。

5）再次對油路中干凈的液壓油進行排氣操作，排氣方式：啟動油泵電機使得壓力在26Mpa，進行斷路器的分合閘，記分合閘為1 次，操作20 次。

5.3 故障處理后主要試驗

1）油密試驗：就地柜內(nèi)油泵油壓壓力達到34MPa 后，等待1h，確認下降值不超過3.2Mpa，且需大于0.2Mpa。

2）最低油壓動作試驗：確認油泵壓力在22.5Mpa ～23Mpa 時，525kV GIS 斷路器能可靠分合閘。

3）充油時間：開啟油泵電機，液壓油從0pa 開始計時，壓力達到33.5Mpa 停止。

4）分合閘動作試驗：油泵油壓在31.5MPa 時，合閘時間＜120ms，分閘時間＜20ms。不同期時間＜4ms。

6 故障導向閥閥單元的解體檢查

對于從525kV 斷路器油泵油壓系統(tǒng)上更換下來的導向閥進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)其中濾芯存在大量油垢，嚴重臟污，證實了是由于導向閥閥單元的堵塞或油質(zhì)劣化，液壓油高壓區(qū)域油壓下降速率逐漸緩慢，導致的后果為油泵啟動次數(shù)變少，油泵單元的保壓時間不斷增長，繼而導致空氣進入油泵形成氣泡，最終導致油泵電機空轉(zhuǎn)無法建立高壓液壓油。

7 經(jīng)驗傳遞

1#機組從目前油泵的運行數(shù)據(jù)來判斷，液壓油高壓區(qū)域泄漏率正常，導向閥閥單元無堵塞情況，油泵運行時間還沒有減緩趨勢，預計隨著運行時間的延長、油質(zhì)的劣化、雜質(zhì)的產(chǎn)生等因素仍會導致導向閥的泄漏率下降，并同時導致油泵運行時間減少，此趨勢為長期效應。

表2 0起打壓時間標準Table 2 Time standard of 0 starting pressing

圖2 故障導向閥外觀Fig.2 Appearance of fault guide valve

圖3 解體后臟污的閥芯Fig.3 Dirty valve element after disassembly

針對此現(xiàn)象，按照6 年的周期對525kV GIS 斷路器進行更換導向閥、更換液壓油，進行油回路沖洗3 項工作；同時在維修規(guī)程中記錄正常的油壓建立時間、在油泵停止后1h 觀察壓力下降的數(shù)值，確認滿足標準。

2#機組從油泵的運行時間跟蹤數(shù)據(jù)進行分析，時間從2016/10/1 ～2018/03/30：

2#GIS A 相油泵每周運行時間約0.05h，運行頻率約為每2.3 天運行1 次。

2#GIS B 相油泵每周運行時間約0.1h，運行頻率約為每1.1 天運行1 次。

2#GIS C 相油泵每周運行時間約0.15h，運行頻率約為每0.8 天運行1 次

從以上數(shù)據(jù)并根據(jù)前期的經(jīng)驗判斷，2#機組A 相的液壓油高壓區(qū)域堵塞情況最嚴重，啟動手動泄壓閥，確保油泵電機滿足每天啟動一次的頻率直至機組大修前；在大修中2#機組按照同樣的方法對導向閥閥和油回路進行處理，這兩項工作均已完成，目前設備狀態(tài)正常。

8 結(jié)束語

由于導向閥閥單元的堵塞或油質(zhì)劣化，液壓油高壓區(qū)域油壓下降速率逐漸緩慢，導致的后果為油泵啟動次數(shù)變少，油泵單元的保壓時間不斷增長。若油泵長時間不運轉(zhuǎn)，油泵單元的液壓油將微漏回油箱，油泵單元缺少液壓油將導致空氣進入油泵形成氣泡，可更換三相525kV GIS 的導向閥、更換液壓油，進行油回路沖洗進行解決。

若現(xiàn)場存在工期緊張需緊急處理的情況，處理此缺陷情況需要在設備停役后，將高壓區(qū)域的液壓油壓力完全釋放，打開放氣閥（air vent），釋放油泵內(nèi)部的氣泡，釋放完畢后重新啟動油泵，建立油壓，并且手動泄壓閥滿足每天一次的操作頻率直至機組大修前即可保證設備的正常運行。