斷路器液壓機構油壓微動開關常見問題的分析

馬 凱, 彭翔天, 陳旭東, 晏 松,章海斌, 王志鹍, 黃道均, 張曉明

國網安徽省電力有限公司檢修分公司 合肥 230009

1 液壓機構概述

目前,220 kV及以上電壓等級的斷路器主要采用彈簧機構、液壓機構或液壓彈簧機構[1-4],液壓機構具有動作快、反應靈敏、輸出功率大、維護工作量少、操作噪聲小、可靠性高、出力特性和斷路器負載特性匹配好等特點[5-8]。當液壓機構的油壓降低時,需要啟動油泵進行補壓,油壓恢復至額定壓力后,油泵停止運行。當液壓機構的壓力持續(xù)降低至某一個值時,需要閉鎖斷路器重合閘功能,在此之前可發(fā)重合閘報警信號。壓力繼續(xù)降低至某一個值時,需要閉鎖斷路器合閘功能,在此之前可發(fā)合閘報警信號。壓力再繼續(xù)降低至某一個值時,需要閉鎖斷路器分閘功能,在此之前可發(fā)分閘報警信號[9-10]。液壓機構需要通過油壓微動開關對相關電氣回路進行通斷,進而實現上述閉鎖或報警功能,可見油壓微動開關的可靠性對斷路器的安全運行而言至關重要?，F有的油壓微動開關主要通過與液壓機構直接連接的頂桿上下運行和凸輪圓周運行來實現通斷。

對液壓機構油壓微動開關的動作情況進行檢查是目前斷路器投運前驗收和日常運檢的重要項目,如果油壓微動開關無法準確動作,那么會嚴重影響斷路器的安全運行,甚至威脅變電站運檢人員的人身安全[11-13]。筆者對油壓微動開關的常見問題進行分析。

2 卡滯

某220 kV變電站中220 kV斷路器產品型號為LW10B-252W,采用液壓機構,投運日期為2002年4月。這一斷路器的油壓微動開關如圖1所示。斷路器的油壓發(fā)生變化時,會推動液壓頂桿上下移動,通過液壓頂桿擠壓或松開油壓微動開關,實現油壓微動開關的通斷?？梢酝ㄟ^設定液壓頂桿不同的初始高度實現油泵啟停、重合閘閉鎖、合閘閉鎖、分閘閉鎖等功能。

圖1 LW10B-252W斷路器油壓微動開關

2015年4月,技術人員停電檢修發(fā)現,該斷路器三相液壓機構油壓微動開關存在不同程度的銹蝕卡滯,液壓頂桿的高度較初始值發(fā)生變化,油壓微動開關無法動作或動作不準確,影響斷路器的油泵啟停、重合閘閉鎖、合閘閉鎖、分閘閉鎖等功能,存在嚴重的安全隱患。油壓微動開關卡滯如圖2所示。

圖2 油壓微動開關卡滯

為了消除這一故障,技術人員將該斷路器三相液壓機構內的油壓微動開關全部更換。更換完畢后,檢修人員按照油壓微動開關動作整定值對液壓頂桿的高度進行調整,反復操作斷路器,驗證油壓微動開關在合格范圍內均可靠動作。油壓微動開關動作整定值如圖3所示。

圖3 油壓微動開關動作整定值

3 凸輪加工精度不足

某500 kV變電站中500 kV斷路器產品型號為LW13A-550/Y6300-63(G),采用CYA6-3型液壓彈簧機構。液壓彈簧機構的油壓微動開關通過轉動軸上不同形狀的凸輪片實現各觸點的通斷。2018年4月10日,技術人員在竣工驗收過程中發(fā)現12組共36臺500 kV斷路器液壓彈簧機構中的油壓微動開關重合閘報警觸點和重合閘閉鎖觸點同時動作。仔細觀察發(fā)現,控制重合閘報警觸點和重合閘閉鎖觸點的凸輪片形狀相同,如圖4所示。

圖4 油壓微動開關凸輪片

技術人員隨即進行測量,發(fā)現當重合閘報警觸點和重合閘閉鎖觸點閉合時,液壓彈簧機構的儲能位移為80 mm,如圖5所示。

圖5 液壓彈簧機構儲能位移

查閱液壓彈簧機構的廠家說明書,發(fā)現該液壓彈簧機構重合閘報警對應的儲能位移未做明確規(guī)定,重合閘閉鎖對應的儲能位移為77.5±1.0 mm,對應的參考壓力為52.6±3 MPa,見表1。

表1 CYA6-3型液壓彈簧機構廠家說明書儲能位移

經檢測發(fā)現,該液壓彈簧機構由于凸輪加工精度低,造成所規(guī)定的重合閘閉鎖觸點動作時的儲能位移及對應的參考壓力不合格。斷路器油壓微動開關重合閘閉鎖觸點實際動作值對應的儲能位移為80 mm,廠家說明書要求為77.5±1.0 mm,重合閘閉鎖動作值不合格。按照斷路器的廠家技術規(guī)范,當液壓彈簧機構的儲能位移為78.5～80 mm時,斷路器可以進行重合閘,而現場斷路器在儲能位移為78.5～80 mm時錯誤閉鎖了重合閘功能,降低了設備運行的可靠性。

發(fā)現上述缺陷后,技術人員立即將缺陷情況反饋至液壓彈簧機構廠家,并組織廠家對所有500 kV斷路器油壓微動開關的重合閘閉鎖凸輪片進行更換。新舊凸輪片形狀如圖6所示。

圖6 油壓微動開關新舊凸輪片

拆除舊重合閘閉鎖凸輪片時,需要將分閘閉鎖凸輪片、分閘報警凸輪片、合閘閉鎖凸輪片、合閘報警凸輪片一同拆卸。安裝好新重合閘閉鎖凸輪片后,將上述拆卸的凸輪片一并恢復。凸輪片更換如圖7所示。更換凸輪片后,技術人員對所有油壓微動開關的動作值進行測量。測量結果顯示,所有油壓微動開關的動作值均在合格范圍內。

圖7 凸輪片更換

4 觸點類型有誤

某500 kV變電站220 kV斷路器產品型號為LW10B-252/YT,采用HMB-4.3型液壓彈簧機構,投運日期為2005年6月。2018年12月,技術人員在對液壓彈簧機構大修時發(fā)現油壓微動開關存在異常。經現場排查,液壓彈簧機構提供八對油壓微動開關,如圖8所示。液壓彈簧機構在彈簧儲能或者釋放能量的過程中,儲能模塊的液壓頂桿會發(fā)生位移,各油壓微動開關隨著儲能位移的不同進行狀態(tài)切換。現場油壓微動開關的排查情況見表2。

圖8 現場油壓微動開關

由表2可見,41-42是常閉重合閘報警觸點,43-44是常開重合閘閉鎖觸點,重合閘報警標準動作值比重合閘閉鎖標準動作值大1,兩者接近。21-22是常閉合閘報警觸點,23-24是常開合閘閉鎖觸點,合閘報警標準動作值比合閘閉鎖標準動作值大1,兩者接近。01-02是常閉分閘報警觸點,03-04是常開分閘閉鎖1觸點,13-14是常開分閘閉鎖2觸點,分閘報警標準動作值比分閘閉鎖動作值大1,三者接近。

表2 現場油壓微動開關排查情況

廠家設計圖紙中,合閘閉鎖使用觸點23-24,分閘閉鎖1使用觸點03-04,分閘閉鎖2使用觸點13-14,上述三對觸點實際為常開觸點,圖紙上卻標注為常閉觸點。斷路器廠家圖紙如圖9所示。

圖9 斷路器廠家圖紙

該斷路器在建設初期安裝時,施工人員發(fā)現23-24、03-04、13-14實際觸點類型與斷路器廠家圖紙不符,而合閘閉鎖和分閘閉鎖又必須使用常閉觸點,考慮到合閘報警動作值和分閘閉鎖動作值接近,分閘報警動作值和分閘閉鎖動作值接近,進行了改動。合閘閉鎖本應接觸點23-24,由于觸點23-24類型不符,于是改接至觸點21-22。分閘閉鎖1本應接觸點03-04,由于觸點03-04類型不符,于是改接至觸點01-02。分閘閉鎖2有接線,實際未使用。現場觸點實際接線情況如圖10所示。

圖10 現場觸點實際接線情況

液壓彈簧機構廠家要求的合閘閉鎖動作值范圍為50～52 mm,斷路器廠家要求的合閘閉鎖動作值范圍也為50～52 mm,如圖11所示。合閘閉鎖保護本應該使用觸點23-24,標準動作值范圍為50～52 mm,但是由于觸點23-24類型不符,于是改接至觸點21-22?，F場觸點21-22三相實際動作值分別為52.2 mm、52.1 mm、52.2 mm,均超出了液壓彈簧機構廠家和斷路器廠家要求的范圍,于是出現提前閉鎖合閘的情況。當儲能位移為52.0～52.2 mm時,按照液壓彈簧機構廠家和斷路器廠家的技術規(guī)范,保護不應閉鎖合閘,但實際閉鎖合閘,降低了可靠性。為了正確使用油壓微動開關,技術人員聯系廠家更換43-44重合閘閉鎖觸點、03-04分閘閉鎖1觸點、13-14分閘閉鎖2觸點、23-24合閘閉鎖觸點,按照設計圖紙恢復接線。

圖11 油壓微動開關動作值范圍

5 預防措施

油壓微動開關對斷路器的安全、可靠運行而言具有重要意義,油壓微動開關正確、可靠動作,可使整個電力系統(tǒng)處在良好的狀態(tài)下運行,創(chuàng)造的價值將遠遠大于油壓微動開關本身。從斷路器液壓機構油壓微動開關常見問題分析可以看出,油壓微動開關故障可能發(fā)生在設備制造安裝階段,也可能發(fā)生在運行維護階段。為了防止因油壓微動開關導致設備故障,可以從三方面入手。

(1) 加強新入網斷路器所用油壓微動開關的驗收。新安裝的油壓微動開關觸點類型和數量應正確無誤,通斷動作順暢無卡滯,動作值及復歸值應符合制造廠家有關規(guī)定,絕緣電阻測試合格,接線應正確牢固。

(2) 加強油壓微動開關的運行維護。關注運行環(huán)境,重點檢查油壓微動開關所處箱柜防雨、防潮、防塵、防小動物措施是否完善,內部加熱、除濕裝置運行是否正常,內部是否存在凝露,發(fā)現異常應及時處理。當油壓微動開關外殼、底座存在松動或破裂時,應及時停電更換,嚴禁采用扎帶緊固處理。

(3) 加強油壓微動開關檢修管理。嚴格按照《國家電網公司變電設備檢修通用管理規(guī)定》開展油壓微動開關檢修,著重測量油壓微動開關的動作值,加強檢修記錄管理,做好備件儲備及管理。油壓微動開關的的更換周期建議與變電設備大修周期保持一致。

6 結束語

油壓微動開關對斷路器的安全可靠運行而言具有重要意義,筆者對斷路器液壓機構油壓微動開關的常見問題進行了分析,并提出了預防措施,為油壓微動開關故障的預防和處理提供了參考。