變電站高壓斷路器液壓機構異常解決策略

摘要： 本文通過對高壓斷路器液壓操作機構常見的故障現象，并通過深入分析該斷路器液壓機構運行原理，解析出故障的原因，最后從運行的角度提出此類斷路器故障處理策略。

關鍵詞：500kV斷路器;故障原因;分析;解決策略

一、概述

目前我們變電站500kV系統共有九臺3AT2E1型號斷路器。550kV 3AT2E1 SF6高壓斷路器是德國西門子（杭州）公司制造的，一種采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質的壓氣式高壓開關，三相設計戶外式。其每相有二個斷口，有均壓電容，滅弧所需的介質壓力在分閘過程中通過滅弧單元中的一個壓氣活塞設備形成。開關的每一相裝有一臺液壓機構，以使開關使用于單相和三相自動重合閘。每相液壓機構中，均裝有壓力表和壓力開關以指示儲壓筒的壓力并自動控制油泵補壓，當SF6氣體或液壓機構發生故障時能自動報警并閉鎖斷路器的分合閘路。

二、 異常狀況、分析、判斷

（一）、運行狀況：

2012年6月7日2：35? NCS系統“5061斷路器油泵動作”信號發出，信號不返回，現場檢查發現500kV 5061斷路器B相油泵持xiaochu續打壓，經觀察運行，油壓保持33.0MPa無變化。將油泵電機電源停電，繼續觀察運行，油壓保持33.0MPa無變化。

7：40? 檢修交待：5061斷路器油泵動作”信號發出，信號不返回，現場檢查發現500kV 5061斷路器B相油泵持續打壓，初步判斷為蓄壓筒內漏，氮氣充滿油泵，造成油泵空轉，現將油泵排氣后，油泵運行正常，設備可正常運行。自500kV第六七串投產以來，5061斷路器經常出現液壓系統長時間打壓（超過3min）這種情況。

（二）、液壓機構原理分析

500kV 3AT2-EI型斷路器液壓操作機構為常高壓保持式，如下圖：它利用液體不可壓縮原理， 以液壓油為傳遞介質，壓縮N2儲能。液壓儲能筒中的壓縮氮氣通過液壓操作機構為斷路器提供操作能源，將高壓油送入工作缸兩側來實現斷路器分、合閘。斷路器液壓機構包含液壓操作機構、液壓鎖定器、液壓儲能筒和控制單元。

液壓儲能筒通過高壓油管與斷路器的操作機構相連，為斷路器提供操作能源。低壓油通過低壓油管與油箱及油泵相連。充/放油閥經逆止閥、濾油器與油箱相連。低壓油經油泵、逆止閥注入液壓儲能筒推動活塞將氮氣壓縮至336bar完成儲能。如下圖所示，當斷路器因操作、內部泄漏或環境溫度變化，壓力下降到P1以下時液壓監控器壓力開關啟動油泵將液壓油從油箱打入液壓儲能筒，壓縮氮氣使油壓上升，當油壓達到P1時壓力開關啟動時間繼電器，延時3秒后將油泵停止。

* 在發生氮氣泄漏打壓時的最后階段，打壓時活塞碰到止擋管，由于受時間繼電器控制的打壓時間是規定的，所以壓力會快速上升至P2壓力值。

* 當壓力達到P2壓力值后會發出：氮氣泄漏報警，再次打壓，在時間繼電器動作前油泵迅速停機。并延遲3h閉鎖斷路器分閘。

（三）油泵控制回路及氮氣泄漏報警觸發回路

1、油泵控制回路工作過程（如上圖）：當油壓下降到油泵啟動值時，B1/1-2 接點閉合，觸發K15 時間繼電器，K15/15-18 接點速動閉合，K9 得電，油泵開始補壓。當壓力回升到B1/1-2 接點打開，此時油泵并沒有馬上停止工作，K15 時間繼電器延時開始計時（出廠設置一般為3-5 秒），3-5 秒后K15/15-18 接點打開，油泵停止工作。至此，一個補壓過程結束。

2、氮氣泄漏觸發回路動作過程（如上圖）：當K9/43-44 接點閉合（即油泵運轉）的過程中，如果油壓達到了355bar（即B1/4-6 接點閉合），氮氣泄漏報警回路被觸發，K81 動作并自保持。由于K81 動作后使K81/4-6 接點斷開，閉鎖了打壓回路（K9 失電）。

3、氮氣儲能筒的結構，如下圖：

在正常情況下，儲能筒突出的底板是不會碰到活塞的，但是當氮氣泄漏到一定的程度時，320bar 左右的壓力就有可能使得活塞碰到了儲能筒突出的底板，根據液壓油不可壓縮的特性，當活塞無法再向氮氣方向運動時，壓力從B1/1-2 接點復歸（根據油泵控制回路B1/1-2 接點打開后油泵還將繼續打壓3-5秒）到355bar 根本用不了3-5 秒。此時就符合了氮氣泄漏報警回路的觸發條件：油泵在打壓的同時壓力達到355bar。

（四）如何判斷真正的氮氣泄漏：

了解了上述說明后，我們就能判斷哪種情況是屬于二次軟故障，哪種情況是屬于真正的氮氣泄漏。

1、 從補壓開始到氮氣泄漏報警如果在正常補壓的時間范圍的（大部分在8-10秒左右），才有可能是真正的氮氣泄漏。是否是真的泄漏可以通過檢驗氮氣預充壓力來進一步判斷。

2、如打壓時間在30-50 秒鐘后才發氮氣泄漏報警信號的，則很有可能出現的故障部位是壓力接點不能及時復歸或時間繼電器喪失了延時功能等;

3、打壓時間很短如1 秒鐘之內就發氮氣泄漏報警信號的，說明本身系統的壓力就比較高，從理論上不可能出現補壓的，所以有可能出現的故障部位是壓力接點受潮絕緣下降或時間繼電器喪失了功能等;

4、打壓時間很短如1 秒鐘左右但不到一次正常補壓的時間，沒有發氮氣泄漏報警信號且能自動停泵，如果壓力處于正常位置，則說明本次打壓不應該是由于壓力接點觸發所引起的打壓，有可能是保護信號系統出問題或時間繼電器出問題;

5、打壓時間很短如1 秒鐘之內就發氮氣泄漏報警信號的，但沒有同時報合閘閉鎖且能自行復位，說明不是由于氮氣泄漏所發出的報警信號（氮氣泄漏報警信號是可以自保持的，而且一定會閉鎖合閘），因此有可能的原因是信號并聯或保護系統出問題等;

6、由于氣溫原因使得壓力達到355bar 以上，是不會發氮氣泄漏報警的，因為不滿足油泵必須同時在運行的條件。

三、500kV 3AT2-EI斷路器異常運行處理

1、斷路器液壓機構壓力由壓力表監視，正常為320bar左右，啟泵接點閉合壓力上升到335bar左右，延時3秒后停泵，避免油泵啟動頻繁，斷路器油泵電機常轉不停止或N2泄漏，會引起斷路器液壓機構壓力上升，當壓力達到355bar時，斷路器通過N2壓力監視器斷開油泵裝置并發出 N2泄漏 光字牌，同時閉鎖合閘。運行人員應迅速檢查斷路器的油壓表及斷路器油泵電機是否停轉，如發現油壓過高，油泵電機未停止轉動時，運行人員應迅速拉開油泵電機電源開關，將檢查情況迅速向調度及相關領導匯報，要求檢修處理。

2、液壓機構壓力降低至278bar斷路器合閘閉鎖。運行人員應迅速檢查斷路器的油壓表及斷路器的機構滲漏油情況、油箱油位情況、電機電源情況、油泵電機是否停轉等情況，并迅速向調度匯報，要求檢修處理，做好液壓繼續降低的處理準備工作。

3、液壓機構壓力降低至263bar斷路器分、合閘閉鎖。運行人員應迅速檢查斷路器的油壓表及斷路器的機構滲漏油情況，油泵電源開關是否合上，油泵是否停轉等情況，根據檢查情況迅速向調度匯報，要求檢修處理。可采用停此斷路器的方式后，由檢修人員進行處理至額定壓力后，拉開斷路器，并改為斷路器檢修。

4、斷路器運行中，若出現 N2泄漏 信號的異常情況時，運行人員應立即匯報調度將此斷路器隔離后緊急處理。

5、斷路器油泵每次啟動時間間隔應大于 1小時，如在1小時內，運行人員應到現場檢查。如液壓低于額定值且機構箱未發現滲漏油現象，則是機構內泄漏所致;若液壓高于額定值，則是機構內泄漏所致，應及時匯報，聯系檢修處理。

四、結束語

液壓操作機構故障對斷路器的安全穩定運行造成很大的威脅，嚴重故障將導致斷路器不能進行正常的分合閘，甚至造成斷路器損壞事故。作為運行人員一定要做好事故預想和反事故演練工作，準確掌握解鎖操作中所遇到的各種問題以便及時隔離斷路器。在設備發生故障初期及時發現和正確處理將大大提高斷路器運行可靠性，有效地保證電網運行安全穩定。

參考文獻：

[1] 國家電網公司國家電網公司防止電氣誤操作安全管理規定[M].北京：中國電力出版社，2006.責任編輯：王敏。

[2] 西門子（杭州）高壓開關有限公司.SIEMENS公司SF6高壓斷路器操作手冊。

（作者單位：華電國際電力股份有限公司鄒縣發電廠）

作者簡介：朱寧紅（1968.3.5），性別：男;籍貫：山東省濟寧市;民族：漢;學歷：專科;職稱：高級技師;研究方向：集控運行。