從變電運(yùn)行角度分析斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)異常

王 強(qiáng)

（臨汾供電分公司，山西 臨汾 041000）

臨汾500 kV變電站于2001年12月20日投運(yùn)，220 kV斷路器采用的是西安高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的LW15-252型SF6斷路器，該斷路器配置的操作機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，該型號(hào)斷路器運(yùn)行至今發(fā)生過多起異常，但都因處理及時(shí)，未造成嚴(yán)重后果。

1 斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)原理及結(jié)構(gòu)

1.1 結(jié)構(gòu)

斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)由空壓機(jī)、壓縮空氣管、壓縮空氣罐、空氣壓力開關(guān)、空氣壓力表、安全閥以及排氣管、逆止閥、排水閥等組成，依靠壓縮空氣罐內(nèi)額定氣壓為1.5 MPa的壓縮空氣來實(shí)現(xiàn)分閘操作。三相斷路器的壓縮空氣罐用φ22銅管連通，以維持壓力一致，壓縮空氣由B相操作機(jī)構(gòu)內(nèi)的空壓機(jī)提供。

1.2 原理

空壓機(jī)經(jīng)逆止閥向B相壓縮空氣罐內(nèi)打入高壓空氣，該高壓空氣經(jīng)不同的壓縮空氣管進(jìn)入空氣壓力開關(guān)、空氣壓力表以及安全閥中進(jìn)行控制、測(cè)量和保護(hù)，同時(shí)也進(jìn)入了A、C相壓縮空氣罐。逆止閥為單向閥，可阻止壓縮空氣罐內(nèi)的高壓空氣返回空壓機(jī)內(nèi)。空壓機(jī)長時(shí)間反復(fù)運(yùn)行，會(huì)在壓縮空氣罐內(nèi)積存一些水分，應(yīng)定期通過排水閥排水。空氣壓力開關(guān)是空壓機(jī)的運(yùn)行控制開關(guān)，當(dāng)空氣壓力降至1.45 MPa時(shí)，其自行啟動(dòng)空壓機(jī)，并發(fā)出“XXX斷路器空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)”光字信號(hào)；當(dāng)空氣壓力增至1.55 MPa時(shí)，其自行停止空壓機(jī)，“XXX斷路器空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)”光字信號(hào)復(fù)歸；當(dāng)空氣壓力降至1.43 MPa時(shí)，閉鎖重合閘；當(dāng)空氣壓力降至1.2 MPa時(shí)，閉鎖分合閘。

2 斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)異常現(xiàn)象

臨汾供電分公司目前運(yùn)行的10座220 kV及以上變電站中，220 kV氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器共有28臺(tái),占220 kV斷路器總臺(tái)數(shù)的37.33%；臨汾500 kV變電站有13臺(tái)，占?xì)鈩?dòng)機(jī)構(gòu)斷路器總臺(tái)數(shù)的46.43%。自2001年12月21日投產(chǎn)以來，發(fā)生過多次異常現(xiàn)象，統(tǒng)計(jì)如下：①排水閥內(nèi)有雜質(zhì)關(guān)閉不嚴(yán)，導(dǎo)致壓縮空氣罐漏氣；②逆止閥損壞關(guān)閉不嚴(yán)，導(dǎo)致壓縮空氣通過排氣管漏氣；③空氣壓力表連接管沙眼漏氣；④空氣壓力表芯漏氣；⑤三相斷路器的壓縮空氣罐連通銅管接頭漏氣；⑥空壓機(jī)內(nèi)部曲軸螺絲斷裂，曲軸破裂；⑦電磁閥損壞，導(dǎo)致空氣壓力建立不起來；⑧冬季排氣管內(nèi)水結(jié)冰堵塞，空壓機(jī)打壓結(jié)束后不能正常瀉壓，導(dǎo)致空氣壓力降為1.2 MPa，而空壓機(jī)不能正常啟動(dòng)；⑨空壓機(jī)熱耦動(dòng)作；⑩空壓機(jī)電源接線脫落，導(dǎo)致缺相不能啟動(dòng)。

3 從運(yùn)行角度分析斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)異常

斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)隨時(shí)都有可能出現(xiàn)異常，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，準(zhǔn)確判斷，是進(jìn)行斷路器異常處理的關(guān)鍵。異常發(fā)生不會(huì)有固定時(shí)間，依靠運(yùn)行人員每天4次設(shè)備巡視發(fā)現(xiàn)異常是不實(shí)際的。所以，分析空壓機(jī)啟動(dòng)規(guī)律是判斷斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)異常的主要方法，主要分為3種情況：一是空壓機(jī)啟動(dòng)頻繁；二是空壓機(jī)啟動(dòng)后不能自動(dòng)停止；三是空氣壓力降低而空壓機(jī)不能啟動(dòng)。

3.1 空壓機(jī)啟動(dòng)頻繁

空壓機(jī)正常時(shí)1.45 MPa啟動(dòng)，1.55 MPa停泵，每天啟動(dòng)1~2次為正常，超過2次為啟動(dòng)頻繁。

空壓機(jī)啟動(dòng)頻繁的原因主要有兩方面：一是空氣開關(guān)啟泵值較高。由于啟泵值較高，就會(huì)使空壓機(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)象的機(jī)率很小。二是壓縮空氣系統(tǒng)輕微漏氣。這是空壓機(jī)啟動(dòng)頻繁的主要原因，異常現(xiàn)象中的①、②、③、④均為漏氣現(xiàn)象，當(dāng)漏氣輕微時(shí)，由于空壓機(jī)每隔一段時(shí)間就會(huì)打一次壓，運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)“XXX斷路器空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)”光字信號(hào)啟動(dòng)次數(shù)來判斷是否打壓頻繁，如每天啟動(dòng)次數(shù)超過2次，則應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)斷路器壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)檢查，用“聽、摸、測(cè)”的方法查找漏氣地點(diǎn)并上報(bào)工區(qū)。

實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，最難發(fā)現(xiàn)的漏氣現(xiàn)象是空氣壓力表芯漏氣，臨汾站2號(hào)主變202斷路器2005年7月份投運(yùn)，每天空壓機(jī)啟動(dòng)4~6次，判斷為壓縮空氣回路漏氣，運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查未發(fā)現(xiàn)有漏氣點(diǎn)，檢修人員逐個(gè)接頭刷肥皂水也均未發(fā)現(xiàn)漏氣地點(diǎn)，一直到2007年5月，2號(hào)主變及三側(cè)斷路器檢修，檢修人員檢修過程中耳朵無意接近空氣壓力表時(shí)，才聽到表芯內(nèi)有輕微的漏氣聲音，由于平常主變運(yùn)行，風(fēng)扇聲音較大，蓋住了漏氣聲音，所以難以發(fā)現(xiàn)。

3.2 空壓機(jī)啟動(dòng)后不能自動(dòng)停止

空壓機(jī)空壓機(jī)從1.45 MPa啟動(dòng)到1.55 MPa停泵，一般為1~2 min，超過2 min時(shí)應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查。空壓機(jī)啟動(dòng)后不能自動(dòng)停止的原因主要有兩種：一是壓縮空氣系統(tǒng)漏氣，漏氣量大于或等于空壓機(jī)補(bǔ)氣量。如異常現(xiàn)象中的⑤、⑦。這種情況在現(xiàn)場(chǎng)均會(huì)聽到明顯的漏氣聲音；二是空壓機(jī)本身故障，無法建立壓力。由于空壓機(jī)啟動(dòng)后無法使壓縮空氣罐內(nèi)壓力升至1.55 MPa，因此不會(huì)自動(dòng)停止打壓。此種情況可根據(jù)空壓機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)聲音、啟動(dòng)時(shí)間與空氣壓力表計(jì)指示進(jìn)行綜合判斷。2008年5月13日，2號(hào)主變220 kV側(cè)202斷路器空壓機(jī)啟動(dòng)后不停止，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)空氣壓力為1.5 MPa,空壓機(jī)內(nèi)部有異常聲音,立即斷開空壓機(jī)電源,經(jīng)檢修人員打開后檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)部曲軸螺絲斷裂，曲軸破裂。

3.3 空氣壓力降低而空壓機(jī)不能啟動(dòng)

2002年12月，汾鄭線276等斷路器相繼出現(xiàn)“重合閘閉鎖”、“斷路器空氣壓力低閉鎖”信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)空氣壓力為1.2 MPa，而空壓機(jī)不啟動(dòng)。經(jīng)檢查，是因?yàn)樘鞖饫涫古艢夤軆?nèi)水結(jié)冰堵塞，空壓機(jī)打壓結(jié)束后不能正常瀉壓，導(dǎo)致空壓機(jī)不能正常啟動(dòng)。

分析空壓機(jī)不能啟動(dòng)的原因有很多種，如，電源空開斷開、空壓機(jī)沒有泄壓、電機(jī)過載被切斷、接觸器線圈燒毀、電機(jī)燒毀等。常見的故障現(xiàn)象有3種：一是由于冬季天氣冷使排氣管內(nèi)水結(jié)冰堵塞，空壓機(jī)打壓結(jié)束后不能正常瀉壓；二是電機(jī)過載，熱耦動(dòng)作；三是電源接線脫落，空壓機(jī)失壓或缺相。

由于斷路器在空氣壓力降至1.43 MPa時(shí)閉鎖重合閘；空氣壓力降至1.2 MPa時(shí)閉鎖分/合閘。運(yùn)行人員可根據(jù)斷路器是否發(fā)“重合閘閉鎖”、“斷路器空氣壓力低閉鎖”、“控制回路斷線”等光字牌，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)空氣壓力表計(jì)指示進(jìn)行綜合判斷，分析故障原因。

4 提高斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)異常處理能力的措施

斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)異常會(huì)導(dǎo)致閉鎖重合閘甚至閉鎖分/合閘，從而影響到線路供電可靠性。為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，在斷路器閉鎖重合閘或閉鎖分/合閘之前將異常消除，要求運(yùn)行人員有高度的責(zé)任心和精湛的業(yè)務(wù)技能，主要做到以下幾方面：

4.1 加強(qiáng)培訓(xùn)，掌握斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)，熟悉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置

掌握斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)是處理異常的基本功，熟悉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置情況可以保證快速發(fā)現(xiàn)及處理異常。只有熟悉斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理、結(jié)構(gòu)，才能知道其組成設(shè)備有哪些？異常現(xiàn)象有哪些？用什么方法處理？等；熟知這些內(nèi)容之后，還要熟悉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置情況，如電磁閥、逆止閥、油水分離器等，當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，運(yùn)行人員就可以快速準(zhǔn)確地判斷故障元件，并采取正確的措施。如電磁閥損壞時(shí)，空壓機(jī)打壓，而電磁閥漏氣，會(huì)導(dǎo)致壓縮空氣罐內(nèi)壓力升不起來，此時(shí)應(yīng)關(guān)閉電磁閥下方的閥門，待壓縮空氣罐內(nèi)壓力恢復(fù)正常后，再打開閥門，放掉空壓機(jī)內(nèi)的殘壓。當(dāng)運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)自己不能處理時(shí)，能準(zhǔn)確地向調(diào)度及工區(qū)部門匯報(bào)，使檢修人員能夠備好配件，及時(shí)處理。

4.2 提高警惕,密切監(jiān)視空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)和啟動(dòng)時(shí)間

從前面的分析可以得出結(jié)論，發(fā)現(xiàn)斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)異常的方法主要是監(jiān)視空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)和啟動(dòng)時(shí)間，這就需要運(yùn)行人員提高警惕，及時(shí)記錄每天斷路器空壓機(jī)啟動(dòng)的次數(shù)，作為是否啟動(dòng)頻繁的依據(jù)，從而判斷斷路器是否存在漏氣現(xiàn)象；同時(shí)，在空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)還要注意每次啟動(dòng)的時(shí)間，一方面可以發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象、掌握漏氣程度；另一方面可以及時(shí)地?cái)嚅_電機(jī)電源，防止空壓機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)而燒毀電機(jī)。

4.3 做好事故預(yù)想，能熟練處理氣動(dòng)機(jī)構(gòu)各種異常情況

事故預(yù)想，就是在設(shè)備正常狀態(tài)下想好各種異常時(shí)的處理方法，如斷路器壓縮空氣系統(tǒng)輕微漏氣時(shí)如何處理，嚴(yán)重漏氣時(shí)如何處理，斷路器閉鎖重合閘時(shí)如何處理，閉鎖分/合閘時(shí)如何處理等等，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)慌亂，不會(huì)延長處理時(shí)間，延誤處理時(shí)機(jī)。如，當(dāng)壓縮空氣回路漏氣量與補(bǔ)氣量基本平衡時(shí)，空壓機(jī)啟動(dòng)后不會(huì)自動(dòng)停泵，此時(shí)不能將空壓機(jī)電源斷開，因?yàn)榭諌簷C(jī)停止工作后，壓縮空氣罐內(nèi)的壓力很快就會(huì)降至“閉鎖分/合閘”，停用故障斷路器必須通過旁代或用上一級(jí)斷路器切斷負(fù)荷電流，從而使處理過程復(fù)雜化。正確的方法是迅速匯報(bào)調(diào)度及工區(qū)，在空氣壓力降至“閉鎖分/合閘”前，拉開故障斷路器。

4.4 及時(shí)配置備品備件，保證零部件損壞時(shí)能及時(shí)更換

備品備件是否齊全在實(shí)際中至關(guān)重要，如空壓機(jī)、空氣壓力表、逆止閥、電磁閥、管件等，因?yàn)閿嗦菲鳉鈩?dòng)機(jī)構(gòu)回路的零部件損壞后，如不能及時(shí)更換，便會(huì)增加斷路器的停電時(shí)間，或降低系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，應(yīng)設(shè)專職人員管理備品備件，定期檢查，發(fā)現(xiàn)缺少及時(shí)補(bǔ)充，做到有備無患。

5 結(jié)束語

綜合上述，斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)具有維護(hù)量大、受環(huán)境氣溫影響大，出現(xiàn)異常概率高的特點(diǎn)，隨著電力事業(yè)的飛速發(fā)展，氣動(dòng)機(jī)構(gòu)正逐步被彈簧機(jī)構(gòu)所代替。但是，目前仍有許多地方使用，所以，斷路器氣動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)異常時(shí)，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響仍然很大，運(yùn)行人員有必要掌握其結(jié)構(gòu)、原理，熟悉其發(fā)生異常時(shí)的現(xiàn)象以及處理方法，共同為實(shí)現(xiàn)“堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)”而努力。