靈寶換流站2201斷路器A相合閘電阻不能投入問題淺析

閏興龍+薛飛+王輝

摘要：斷路器是電力系統重要的設備。文章介紹了斷路器本體結構及工作原理，結合靈寶換流站2009年年度檢修期間2201斷路器A相合閘電阻不能投入問題，介紹了故障處理過程，分析了故障原因，提出了整改措施。

關鍵詞：換流站；斷路器；合閘電阻；設備故障；整改措施；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM854 文章編號：1009-2374（2016）36-0171-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.085

1 概述

斷路器是換流站的重要設備，它不僅可以開斷與閉合高壓電路的空載電流和負荷電流，而且當系統發生故障時，它和保護裝置、自動裝置相配合，迅速切斷故障電流，以減少停電范圍，防止事故擴大，保證系統的安全運行。靈寶換流站采用河南平高電氣股份有限公司生產的SF6斷路器，220kV交流場采用的是LW10B-252/Y3150-40型和LW10B-252/Y3150-40DZ型斷路器，其中LW10B-252/Y3150-40DZ型斷路器帶有合閘電阻，裝設在220kV側換流變支路。330kV交流場采用LW10B-363/Y3150-40型和LW10B-363/Y3150-40DZ型斷路器，其中LW10B-363/Y3150-40DZ型斷路器帶有合閘電阻，裝設在330kV側換流變支路。

2 靈寶換流站斷路器的本體結構及工作原理

2.1 本體結構

斷路器的本體結構由滅弧室、合閘電阻、均壓電容器、絕緣支柱、五聯箱（三聯箱）組成。

2.1.1 合閘電阻。合閘電阻由三大部分組成：瓷套裝配、動觸頭系統和靜觸頭系統。

靈寶換流站斷路器的合閘電阻是輔助斷口，在電路上同滅弧室并聯，其作用是用來限制換流變壓充電時的勵磁涌流，它在主斷口（滅弧室）合閘前幾個毫秒投入，在滅弧室剛剛合上（經剛合點后）若干秒后自動切除。合閘電阻投入只是在合閘時進行。合閘電阻的阻值為1500±5%Ω，提前投入時間為10～14ms，這個時間不可調。

合閘電阻的動作原理：操作桿（2）在五聯箱中的拐臂及連扳的帶動下向右運動，彈簧（6）隨之被壓縮，當導電桿（13）頭部與靜觸頭部分的觸指（16）接通時，合閘電阻斷口先于主斷口10～14ms接通，在滅弧室主回路接通后，電阻被短接，這時五聯箱中的拐臂上的小拉桿拉動半軸轉動，使電阻操作桿在合閘運動中脫扣，操作桿此時失去了動力來源，靠脫扣的初速前行一段距離后停止，在被壓縮后儲備一定能量的彈簧的作用下，整個操作桿向左返回，操作桿上擋板（5）與法蘭（4）的A面接觸后（A面處有緩沖墊）操作桿停止，完成電阻的合、分動作。

2.1.2 絕緣支柱。支柱瓷套不僅是斷路器的對地絕緣支柱，同時也起著支撐滅弧組件的作用。支柱由三節瓷套組成，上兩節尺寸相同，瓷套中間裝有隔環，隔環兩側裝有密封圈。每節瓷套兩端面均為主要密封面，兩節瓷套中間裝有導向盤，導向盤中間壓裝有導向套，上節瓷套端面裝有連接法蘭，連接法蘭下部裝有吸附劑框，連接法蘭外側（靠近五聯箱一側）裝有兩個自動接頭，使支柱與電阻、滅弧室氣體連通。絕緣拉桿兩端連接有金屬拉桿，上拉桿通過連接法蘭的內孔和軸套伸出法蘭外并與接頭連接，接頭的銷孔中心至連接法蘭的上端面距離為121±0.5mm，絕緣拉桿的下端與下拉桿連接，下拉桿通過密封座與對接上法蘭連接在一起。

2.1.3 五聯箱。五聯箱實際是一套動作分配機構，通過其內部的各連接板、拐臂使得支柱絕緣桿的單一直線運動分成四個方向的直線運動，實現工作缸與滅弧室的傳動比近似于0.9∶1。

2.2 工作原理

斷路器接受合閘命令后，高壓油推動活塞向合閘方向運動，此時支柱拉桿向上運動，拐臂焊裝（5）和拐臂裝配（6）隨之同向運動，連扳（3）帶動滅弧室接頭（2）向上方運動，實現滅弧室合閘。與此同時，帶動連板（7）驅動合閘電阻動觸頭合閘，電阻提前于主斷口10～14ms接通，此時連板（7）繼續驅動電阻動觸頭完成合閘運動，連板（7）運動時，帶著小連板隨動，小連板拉動半軸在其軸心逆時針轉動，當運動到該脫扣的位置時（即主斷口合上，電阻斷口被短接之后），脫扣裝置自動脫扣，拐臂裝配（6）、連板（7）及動觸頭操作桿（17）在電阻動觸頭內被壓縮的彈簧的驅動下，朝與合閘相反的方向運動，即拐臂裝配（6）與拐臂焊裝（5）相對逆向轉動，電阻動觸頭返回原位（準備第二次合閘）。

當液壓系統接受分閘命令后，常高壓油推動活塞向分閘方向運動，即支柱拉桿向下運動，拐臂焊裝（5）隨之轉動，此過程拐臂裝配（6）、連板（7）不動，連板（3）帶動滅弧室動觸頭向下方運動，實現滅弧室的分閘。

當斷路器分到底的時候，拐臂裝配（6）上的脫扣裝置在復位彈簧的作用下，自動復位，脫扣裝置鎖扣扣上，準備再次合閘。

3 事件簡介

2009年5月，靈寶換流站年度檢修期間進行2201斷路器動作特性試驗時，發現A相斷路器兩側合閘電阻信號無法采集，初步判斷為合閘電阻在斷路器合閘時并未投入。

4 處理過程

4.1 五聯箱調整

根據靈寶站檢修記錄，2007年4月，靈寶站年度檢修時，發現2201斷路器B相北側合閘電阻未投入；2008年4月，靈寶站年度檢修時，發現2201斷路器A相北側合閘電阻未投入，兩次均對偏心齒進行調整后恢復正常。根據以往處理經驗，決定先排氣，打開五聯箱進行檢查，發現該合閘電阻傳動部分存在問題，拐臂裝配處不能復位，進行調整但無效果。對偏心齒進行調整，但將其調整到極限位置時半軸仍不能復位，更換新的拐臂裝配后進行調整，合閘電阻仍無法投入。

4.2 判定松動部位

經現場檢修人員對各元器件逐項檢查，發現支柱上拉桿接頭高出正常標準6mm，這使得斷路器機構傳動造成很大誤差。

進一步對機構箱內進行檢查，發現下拉桿與法蘭盤連接松動，拉桿連接部位有松動現象。初步判斷2201斷路器A相工作缸和鋼制下拉桿對接部位、上法蘭與鋼制下拉桿部位松動，造成五聯箱內部傳動未到位，半軸不能復位，造成合閘操作過程中合閘電阻不能動作。

4.3 解體分析

對支柱進行解體作進一步檢查，先檢查接頭1和接頭6部位是否存在松動，然后將接頭1和接頭6去掉，解開支柱兩節瓷套的連接螺釘、上下連接法蘭，取出整個絕緣桿裝配，對接頭2、接頭3、接頭4、接頭5部位的連接狀態進行全面檢查、判定，如有松動部位，再進一步解體，判定原因。如圖3所示：

解體后發現下拉桿與法蘭盤連接部位的確有松動現象。進一步檢查發現2201斷路器B相也存在類似問題，并且絕緣拉桿接頭與下拉桿連接部位也存在松動現象。經過測量，A相提升桿中的鋼拉桿PC12624與對接上法蘭PC7643之間松動6mm（現場測量接頭高度121mm已變為127mm），B相除提升桿中的鋼拉桿PC12624與對接上法蘭PC7643之間松動外，鋼拉桿PC6089與提升桿上接頭PC7127之間也有松動，而且用手都可以擰動。對此問題進行分析，初步認為2201斷路器A相工作缸和鋼制下拉桿對接部位、上法蘭與鋼制下拉桿部位松動，造成五聯箱內部傳動未到位，造成操作過程中合閘電阻未投入。

支柱裝配（PA3593）中圖樣要求：螺紋連接處用厭氧膠粘牢。支柱拉桿與接頭金屬螺紋粘膠是平高公司通用的防松措施，自20世紀70年代平高公司從法國MG公司引進SF6斷路器制造技術開始，這種技術沿用至今，國內外其他斷路器制造廠商也都采用該技術措施防止金屬連接螺紋的松動，并且這種螺紋防松技術還應用到液壓機構、彈簧機構等需要防松的部位，因此這種結構是行業通用技術，采用這種結構的斷路器設備，在此之前還沒有發現這個部位發生松動的信息反饋。平高公司從做完機械壽命解體的支柱拉桿來看，也沒有發生過松動，要拆卸這種金屬連接螺紋，必須采取高溫烘烤措施，用噴燈采取局部加熱的措施將連接部位的厭氧膠烤化呈粉末狀，才能將螺紋松開。對于涂膠的量要求旋合螺紋長度2/3以上均有厭氧膠，但現場解體支柱的旋合螺紋處卻只有少量厭氧膠，初步判斷現場出現的拉桿松動問題是由于厭氧膠涂敷不到位所造成的。

4.4 現場更換

平高公司立即組織進行3只新支柱的生產和試驗工作，按照出廠標準試驗合格后運抵靈寶現場。對新更換的斷路器拉桿接頭與上、下端金屬連接件連接部位按照工藝要求重新涂厭氧膠，并在拉桿接頭與上、下端金屬連接件連接部位加裝銷釘，防止松動。更換完成后進行試驗，按照設備交接試驗標準進行，試驗結果符合要求。目前，斷路器運行正常。

4.5 交接試驗

斷路器更換完畢后進行相關試驗，按照設備交接試驗標準進行，試驗結果符合要求。目前，斷路器運行正常。

5 整改措施

（1）針對5月12日發現的2201斷路器A相下拉桿與法蘭盤連接部位松動導致合閘電阻無法投入的問題后，決定對換流站全部20組斷路器進行清查，共發現220kV側8臺13相，330kV側5臺9相斷路器存在類似問題，根據現場檢查結果，除2201斷路器外，2601斷路器C相松動較為嚴重，其他相斷路器拉桿松動情況輕微；（2）對排查出的拉桿有輕微松動的20臺產品，運行人員定期或操作后對產品進行巡查，觀察斷路器拉桿是否出現松動，待停電時全部更換。同時在對接法蘭處畫出標示線，以便巡視人員觀察診斷。

6 結語

經過上述處理分析得出，靈寶換流站2201斷路器A相合閘電阻無法投入問題是由于斷路器下拉桿與法蘭盤連接部位松動，造成上拉桿接頭與拐臂焊裝、拐臂裝配配合不當，拐臂裝配半軸不能正確復位，造成五聯箱傳動偏差引起。分析靈寶換流站拉桿與接頭處金屬螺紋松動問題，經解體檢查及分析，產品設計結構和工藝文件規定沒有問題。拉桿與接頭處金屬螺紋松動的主要原因是裝配工人在連接螺紋處涂敷厭氧膠位置錯誤，厭氧膠膠量不足，裝配工人責任心、質量意識不強、沒有嚴格遵守工藝。

參考文獻

[1] 河南平高電氣股份有限公司.LW10B-252、 363/3150-40型斷路器安裝使用說明書[S].

[2] 陳化剛.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M]. 北京：中國科學技術出版社，2001.

[3] 靈寶換流站運行規程[S].

（責任編輯：秦遜玉）