從變電運行角度分析斷路器氣動機構異常

王 強

（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，220 kV斷路器采用的是西安高壓開關廠生產的LW15-252型SF6斷路器，該斷路器配置的操作機構為氣動操作機構，該型號斷路器運行至今發生過多起異常，但都因處理及時，未造成嚴重后果。

1 斷路器氣動機構原理及結構

1.1 結構

斷路器氣動機構由空壓機、壓縮空氣管、壓縮空氣罐、空氣壓力開關、空氣壓力表、安全閥以及排氣管、逆止閥、排水閥等組成，依靠壓縮空氣罐內額定氣壓為1.5 MPa的壓縮空氣來實現分閘操作。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相操作機構內的空壓機提供。

1.2 原理

空壓機經逆止閥向B相壓縮空氣罐內打入高壓空氣，該高壓空氣經不同的壓縮空氣管進入空氣壓力開關、空氣壓力表以及安全閥中進行控制、測量和保護，同時也進入了A、C相壓縮空氣罐。逆止閥為單向閥，可阻止壓縮空氣罐內的高壓空氣返回空壓機內。空壓機長時間反復運行，會在壓縮空氣罐內積存一些水分，應定期通過排水閥排水。空氣壓力開關是空壓機的運行控制開關，當空氣壓力降至1.45 MPa時，其自行啟動空壓機，并發出“XXX斷路器空壓機運轉”光字信號；當空氣壓力增至1.55 MPa時，其自行停止空壓機，“XXX斷路器空壓機運轉”光字信號復歸；當空氣壓力降至1.43 MPa時，閉鎖重合閘；當空氣壓力降至1.2 MPa時，閉鎖分合閘。

2 斷路器氣動機構異常現象

臨汾供電分公司目前運行的10座220 kV及以上變電站中，220 kV氣動機構斷路器共有28臺,占220 kV斷路器總臺數的37.33%；臨汾500 kV變電站有13臺，占氣動機構斷路器總臺數的46.43%。自2001年12月21日投產以來，發生過多次異常現象，統計如下：①排水閥內有雜質關閉不嚴，導致壓縮空氣罐漏氣；②逆止閥損壞關閉不嚴，導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空壓機內部曲軸螺絲斷裂，曲軸破裂；⑦電磁閥損壞，導致空氣壓力建立不起來；⑧冬季排氣管內水結冰堵塞，空壓機打壓結束后不能正常瀉壓，導致空氣壓力降為1.2 MPa，而空壓機不能正常啟動；⑨空壓機熱耦動作；⑩空壓機電源接線脫落，導致缺相不能啟動。

3 從運行角度分析斷路器氣動機構異常

斷路器氣動機構隨時都有可能出現異常，如何及時發現問題，準確判斷，是進行斷路器異常處理的關鍵。異常發生不會有固定時間，依靠運行人員每天4次設備巡視發現異常是不實際的。所以，分析空壓機啟動規律是判斷斷路器氣動機構異常的主要方法，主要分為3種情況：一是空壓機啟動頻繁；二是空壓機啟動后不能自動停止；三是空氣壓力降低而空壓機不能啟動。

3.1 空壓機啟動頻繁

空壓機正常時1.45 MPa啟動，1.55 MPa停泵，每天啟動1~2次為正常，超過2次為啟動頻繁。

空壓機啟動頻繁的原因主要有兩方面：一是空氣開關啟泵值較高。由于啟泵值較高，就會使空壓機啟動次數增多。但斷路器在投入運行前均對空氣開關壓力值進行過校驗，出現這種現象的機率很小。二是壓縮空氣系統輕微漏氣。這是空壓機啟動頻繁的主要原因，異常現象中的①、②、③、④均為漏氣現象，當漏氣輕微時，由于空壓機每隔一段時間就會打一次壓，運行人員應根據“XXX斷路器空壓機運轉”光字信號啟動次數來判斷是否打壓頻繁，如每天啟動次數超過2次，則應到現場對斷路器壓縮空氣系統進行詳細檢查，用“聽、摸、測”的方法查找漏氣地點并上報工區。

實際運行當中，最難發現的漏氣現象是空氣壓力表芯漏氣，臨汾站2號主變202斷路器2005年7月份投運，每天空壓機啟動4~6次，判斷為壓縮空氣回路漏氣，運行人員到現場檢查未發現有漏氣點，檢修人員逐個接頭刷肥皂水也均未發現漏氣地點，一直到2007年5月，2號主變及三側斷路器檢修，檢修人員檢修過程中耳朵無意接近空氣壓力表時，才聽到表芯內有輕微的漏氣聲音，由于平常主變運行，風扇聲音較大，蓋住了漏氣聲音，所以難以發現。

3.2 空壓機啟動后不能自動停止

空壓機空壓機從1.45 MPa啟動到1.55 MPa停泵，一般為1~2 min，超過2 min時應到現場進行檢查。空壓機啟動后不能自動停止的原因主要有兩種：一是壓縮空氣系統漏氣，漏氣量大于或等于空壓機補氣量。如異常現象中的⑤、⑦。這種情況在現場均會聽到明顯的漏氣聲音；二是空壓機本身故障，無法建立壓力。由于空壓機啟動后無法使壓縮空氣罐內壓力升至1.55 MPa，因此不會自動停止打壓。此種情況可根據空壓機轉動聲音、啟動時間與空氣壓力表計指示進行綜合判斷。2008年5月13日，2號主變220 kV側202斷路器空壓機啟動后不停止，現場檢查發現空氣壓力為1.5 MPa,空壓機內部有異常聲音,立即斷開空壓機電源,經檢修人員打開后檢查發現內部曲軸螺絲斷裂，曲軸破裂。

3.3 空氣壓力降低而空壓機不能啟動

2002年12月，汾鄭線276等斷路器相繼出現“重合閘閉鎖”、“斷路器空氣壓力低閉鎖”信號，現場空氣壓力為1.2 MPa，而空壓機不啟動。經檢查，是因為天氣冷使排氣管內水結冰堵塞，空壓機打壓結束后不能正常瀉壓，導致空壓機不能正常啟動。

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

由于斷路器在空氣壓力降至1.43 MPa時閉鎖重合閘；空氣壓力降至1.2 MPa時閉鎖分/合閘。運行人員可根據斷路器是否發“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，結合現場空氣壓力表計指示進行綜合判斷，分析故障原因。

4 提高斷路器氣動機構異常處理能力的措施

斷路器氣動機構異常會導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。為了能夠及時發現異常，在斷路器閉鎖重合閘或閉鎖分/合閘之前將異常消除，要求運行人員有高度的責任心和精湛的業務技能，主要做到以下幾方面：

4.1 加強培訓，掌握斷路器氣動機構原理、結構，熟悉現場設備布置

掌握斷路器氣動機構原理、結構是處理異常的基本功，熟悉現場設備布置情況可以保證快速發現及處理異常。只有熟悉斷路器氣動機構的原理、結構，才能知道其組成設備有哪些？異常現象有哪些？用什么方法處理？等；熟知這些內容之后，還要熟悉現場設備布置情況，如電磁閥、逆止閥、油水分離器等，當異常發生時，運行人員就可以快速準確地判斷故障元件，并采取正確的措施。如電磁閥損壞時，空壓機打壓，而電磁閥漏氣，會導致壓縮空氣罐內壓力升不起來，此時應關閉電磁閥下方的閥門，待壓縮空氣罐內壓力恢復正常后，再打開閥門，放掉空壓機內的殘壓。當運行人員發現自己不能處理時，能準確地向調度及工區部門匯報，使檢修人員能夠備好配件，及時處理。

4.2 提高警惕,密切監視空壓機啟動次數和啟動時間

從前面的分析可以得出結論，發現斷路器氣動機構異常的方法主要是監視空壓機啟動次數和啟動時間，這就需要運行人員提高警惕，及時記錄每天斷路器空壓機啟動的次數，作為是否啟動頻繁的依據，從而判斷斷路器是否存在漏氣現象；同時，在空壓機啟動時還要注意每次啟動的時間，一方面可以發現漏氣現象、掌握漏氣程度；另一方面可以及時地斷開電機電源，防止空壓機長期運轉而燒毀電機。

4.3 做好事故預想，能熟練處理氣動機構各種異常情況

事故預想，就是在設備正常狀態下想好各種異常時的處理方法，如斷路器壓縮空氣系統輕微漏氣時如何處理，嚴重漏氣時如何處理，斷路器閉鎖重合閘時如何處理，閉鎖分/合閘時如何處理等等，當出現異常時，就不會出現慌亂，不會延長處理時間，延誤處理時機。如，當壓縮空氣回路漏氣量與補氣量基本平衡時，空壓機啟動后不會自動停泵，此時不能將空壓機電源斷開，因為空壓機停止工作后，壓縮空氣罐內的壓力很快就會降至“閉鎖分/合閘”，停用故障斷路器必須通過旁代或用上一級斷路器切斷負荷電流，從而使處理過程復雜化。正確的方法是迅速匯報調度及工區，在空氣壓力降至“閉鎖分/合閘”前，拉開故障斷路器。

4.4 及時配置備品備件，保證零部件損壞時能及時更換

備品備件是否齊全在實際中至關重要，如空壓機、空氣壓力表、逆止閥、電磁閥、管件等，因為斷路器氣動機構回路的零部件損壞后，如不能及時更換，便會增加斷路器的停電時間，或降低系統的運行穩定性。因此，應設專職人員管理備品備件，定期檢查，發現缺少及時補充，做到有備無患。

5 結束語

綜合上述，斷路器氣動機構具有維護量大、受環境氣溫影響大，出現異常概率高的特點，隨著電力事業的飛速發展，氣動機構正逐步被彈簧機構所代替。但是，目前仍有許多地方使用，所以，斷路器氣動機構出現異常時，對電網系統的影響仍然很大，運行人員有必要掌握其結構、原理，熟悉其發生異常時的現象以及處理方法，共同為實現“堅強的電網”而努力。