一起變電站220kV開關(guān)油泵長時間打壓無異常信號的分析與處理

潘銘

(國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

1 引言

高壓斷路器作為特高壓、超高壓輸變電的關(guān)鍵設(shè)備，主要用來接通和斷開電路，并與保護裝置、控制裝置配合，限制故障范圍，避免事故影響其他區(qū)域。目前，高壓斷路器多數(shù)采用液壓操作機構(gòu)，液壓操作機構(gòu)具有體積小、輸出功率大、動作快且可靠等特點。在實際運行中，油泵頻繁打壓給高壓斷路器的動作造成了潛在風險，輕則致使高壓六氟化硫(SF6)氣體無法及時吹熄電弧，造成弧觸頭嚴重燒蝕，降低斷路器壽命；重則無法正常斷開線路，致使事故擴大至其他區(qū)域，會引起更大損失。

2 液壓機構(gòu)的工作原理

液壓儲機構(gòu)工作原理:每臺開關(guān)裝有一只液壓儲能筒，操作能量儲存在此儲能筒內(nèi)(N2充填)。液壓儲能筒由一泵管注入油，一根高壓油管連接著操作機構(gòu)和儲能筒。此液壓儲能筒是一種活塞儲能筒，可自由移動的活塞將氮氣(N2)與液壓油隔開。液壓儲能筒是預(yù)充了氮氣提供的，活塞在預(yù)充壓力的作用下處于油的一側(cè)液壓缸壁。在開關(guān)投運時，油泵將油打入液壓儲能筒，直至達到最大運行壓力，油將活塞壓往氮氣一側(cè)，由此提高了氮氣一側(cè)的壓力。儲能時用泵將油打入液壓蓄能筒高壓油一側(cè)，預(yù)充氮氣被壓縮后，達到設(shè)定壓力(32MPa以上)時停止，當?shù)獨鈮毫Φ?32MPa以下)時，油泵接通油重新從油箱打入液壓儲能筒；當?shù)獨鈮毫Ω?32MPa以上)時，通過壓力開關(guān)B1以及連接的繼電器，約在3s之內(nèi)，油泵停止。另外在斷路器打壓到額定值32MPa時，由于時間繼電器或者流量開關(guān)控制的供油量因氮氣泄漏以及溫度影響而導(dǎo)致不同，使得相同開關(guān)有不一樣高的壓力值(在31～33MPa波動)。會造成液壓儲能筒中壓力下降到因素有:操作、內(nèi)部泄漏(在液壓回路中部分存在，即使開關(guān)不操作，油泵系統(tǒng)也會時時工作)、環(huán)境溫度下降、氮氣泄漏。

3 某變電站220kV西門子3AQ1系列開關(guān)案例分析

3.1 案例經(jīng)過

某變電站主變220kV開關(guān)油泵長時間打壓不停止并有漏氣聲，隨即拉掉儲能電源，但是開關(guān)液壓機構(gòu)油壓下降很快，無法維持建壓，現(xiàn)場臨時安排運維人員在油壓力下降到臨界值手動合上儲能電源啟動油泵打壓，防止出現(xiàn)閉鎖光字，油壓恢復(fù)至35MPa后，手動拉開儲能電源，防止長時間打壓馬達燒掉，檢查當?shù)睾笈_未見“油泵打壓超時”和“N2泄漏告警”光字亮。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)K15油壓控制時間繼電器接點黏連，導(dǎo)致油泵持續(xù)打壓。經(jīng)潤滑接點后，油泵恢復(fù)正常打壓。

該220kV開關(guān)油泵長時間打壓且無異常信號，導(dǎo)致監(jiān)控中心無法監(jiān)控設(shè)備異常情況，人員檢查當?shù)睾笈_油泵啟動動作、復(fù)歸報文時間差發(fā)現(xiàn)是否存在超時情況，無法實時掌握油泵是否正常運行。如果油泵長時間打壓，可能會燒壞油泵電動機，同時開關(guān)液壓機構(gòu)油壓過高，影響設(shè)備安全運行。

3.2 異常原因分析

某變電站OPEN3000和當?shù)乇O(jiān)控后臺內(nèi)＃2主變220kV開關(guān)光字信息，發(fā)現(xiàn)均設(shè)置“開關(guān)油泵打壓超時”和“開關(guān)N2泄漏告警”光字。檢查＃2主變220kV開關(guān)機構(gòu)箱，查閱＃2主變3AQ1EG開關(guān)二次電氣原理圖和控制信號圖發(fā)現(xiàn)，＃2主變220kV開關(guān)已配置K81氮氣泄漏閉鎖繼電器和K14氮氣泄漏閉鎖延時繼電器，但未配置K67打壓超時延時繼電器(得電延時型，出廠設(shè)置延時3min)；測控裝置設(shè)置N2泄漏告警信號回路但未設(shè)置打壓超時告警信號回路，如圖1～3所示。

圖1 ＃2主變220kV開關(guān)機構(gòu)箱

圖2 3AQ1EG開關(guān)二次電氣原理圖(未配置K67打壓超時延時繼電器)

圖3 南湖變＃2主變控制信號圖(未設(shè)置打壓超時告警信號)

配置K67打壓超時延時繼電器的油泵控制回路(如圖4所示)，在油壓計B1低于320bar時，B1的1-2接點閉合，控制K15油壓控制時間繼電器(失電延時型，出廠設(shè)置延時3～5s)勵磁，K15的15-18接點速動閉合，使K9油泵馬達控制繼電器和K67打壓超時延時繼電器勵磁，接通油泵馬達開始打壓。在油壓恢復(fù)后B1的1-2接點打開，K15油壓控制時間繼電器失磁，3～5s后K15的15-18接點打開，使K9油泵馬達控制繼電器失磁，切斷油泵馬達電源，使油泵停止打壓。若油泵馬達持續(xù)打壓不停，K67打壓超時延時繼電器經(jīng)整定延時(一般為3min)使K9油泵馬達控制繼電器失磁，切斷油泵馬達電源，使油泵停止打壓，同時K67打壓超時延時繼電器25-28接點閉合，發(fā)出“打壓超時”信號。

圖4 3AQ1EE型開關(guān)二次電氣原理圖(配置K67打壓超時延時繼電器)

若未油泵控制回路配置K67打壓超時延時繼電器(如圖2所示)，在油壓恢復(fù)后，一旦K15油壓控制時間繼電器15-18接點或者油壓計B1的1-2接點黏連，會使K9油泵馬達控制繼電器持續(xù)勵磁，油壓持續(xù)升高。此時只能依靠氮氣泄漏報警回路發(fā)現(xiàn)打壓超時，如圖5所示，當油壓升高到355bar時，油壓計B1的4-6接點使K81氮氣泄漏閉鎖繼電器勵磁并自保持，同時K14氮氣泄漏閉鎖延時繼電器(得電延時型，出廠設(shè)置延時3h)勵磁，在K81的4-6接點斷開后，使K15油壓控制時間繼電器失磁，且K81氮氣泄漏閉鎖繼電器1-2接點閉合，發(fā)出“N2泄漏”告警。當K15油壓控制時間繼電器15-18接點繼續(xù)黏連且油壓繼續(xù)升高到375bar時，安全閥動作，將油經(jīng)一旁路從液壓系統(tǒng)的高壓一側(cè)導(dǎo)向無壓一次(油箱)。

因此，在未配置K67打壓超時延時繼電器的情況下，一旦K15油壓控制時間繼電器15-18接點存在黏連，無法使K9油泵馬達控制繼電器失磁，油泵將持續(xù)打壓至N2泄漏告警或者安全閥動作。若安全閥未及時動作，將損壞儲壓桶和油泵馬達，存在極大的安全隱患。＃2主變220kV開關(guān)油泵長時間打壓并有漏氣聲，可能在K15油壓控制時間繼電器15-18接點黏連的同時，氮氣泄漏報警回路也存在問題，導(dǎo)致油壓升高至安全閥動作且無任何異常光字信息。

圖5 ＃2主變3AQ1EG開關(guān)二次電氣原理圖(氮氣泄漏報警回路)

4 相關(guān)措施及建議

結(jié)合停電排查220kV西門子3AQ1EG和3AQ1EE型開關(guān)氮氣泄漏報警回路，并增加K67打壓超時延時繼電器，完善打壓超時告警回路，避免無法及時發(fā)現(xiàn)油泵長時間打壓不停的情況。后續(xù)在常規(guī)AIS變電站開展綜合檢修前，核實220kV西門子3AQ1EG和3AQ1EE型開關(guān)K67打壓超時延時繼電器配置情況。如若未配置，納入一站一庫問題管控，及時整改閉環(huán)。建議自動化專業(yè)在編制信息點位表時需核實機構(gòu)實際具備的告警回路，并要求檢修人員在核對信號時應(yīng)模擬異常信號的發(fā)生，嚴禁端子排“點信號”的核對方式，防止設(shè)置實際無功能的告警光字。

5 結(jié)束語

本次220kV開關(guān)油泵長時間打壓無異常信號異常現(xiàn)象，雖得到了及時妥善的處理，沒有引發(fā)事故，但為整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行埋下了一定的安全隱患。因而除了對該斷路器進行節(jié)點更換的防范措施之外，更重要的是進一步從設(shè)計、制造、配置、安裝、施工工藝等環(huán)節(jié)入手，加強相關(guān)反措的全過程管理，避免由于由于各種原因造成斷路器液壓機構(gòu)長時間打壓超時后導(dǎo)致開關(guān)油泵電動機燒毀，同時開關(guān)液壓機構(gòu)油壓過高，影響設(shè)備安全運行。