一起220kV GSP—245EH型斷路器慢合故障的分析與處理

徐朋江

摘 要：斷路器對電力系統的安全和穩定起著非常重要的作用，伴隨著電力系統的發展以及運行方式的多變，需要經常對斷路器進行操作。但斷路器慢分慢合現象時有發生，從斷路器本體、操作機構、控制回路等方面總結分析故障發生的原因，有利于故障發生時快速準確處理故障。

關鍵詞：斷路器；慢合；換向閥；故障

引言

高壓斷路器是變電站主要的電力控制設備，具有滅弧特性，當系統正常運行時，它能切斷和接通線路及各種電氣設備的空載和負載電流；當系統發生故障時，它和繼電保護配合，能迅速切斷故障電流，防止擴大事故范圍。案例中介紹了一起220kV GSP-245EH型斷路器慢合的問題，通過對測試數據的分析，最終找到問題根源并處理了故障，同時提出了徹底的解決方案。本案例為斷路器液壓機構的設計、制造和運維方面提供了可借鑒的現場經驗。

1 故障情況及設備原理介紹

2014年12月30日，某站進行220kV設備操作。在執行220kV母聯2012開關由熱備用轉運行的操作時，發出合閘命令后，B、C相開關合閘，A相無反應，隨后本體三相不一致保護動作跳B、C相，15秒后A相開關合閘，之后本體三相不一致保護動作跳開A相，從上述情況看，220kV母聯2012開關A相出現慢合。

220kV某變電站220kV設備為河南平高東芝公司GIS產品，此次出現慢合故障的開關型號為：GSP-245EH型六氟化硫斷路器，開關操作機構為液壓機構。

1.1 分閘操作

當液壓操作缸處于合閘狀態，分閘指令一給出，分閘線圈B-10受電，控制閥B-3向右移動，轉換結束。操作缸B-1中活塞上面的高壓油被排出并流到油箱。然后液壓操作活塞B-2借助于操作缸中傳動桿側的高壓油向上移動，傳動桿側的高壓油由貯壓器B-40供給。此外，操作活塞的傳動桿側承受著常高壓，此時活塞的上部與油箱相連，于是活塞穩定的保持在分閘位置。

1.2 合閘操作

當液壓操作缸處于分閘狀態，合閘指令一給出，合閘線圈B-11受電，控制閥B-3向左移動，轉換結束。高壓油從貯壓器流到操作缸中活塞的上部，此時操作缸中活塞的兩側都充有高壓油。操作機構的工作原理為活塞壓力差原理，即活塞上側的表面積大于傳動桿B-4側承受壓力的面積，于是活塞向下移動。借助于壓力差，于是活塞穩定的保持在合閘位置。

2 故障原因分析

2014年12月30日上午9時，220kV某站母聯2012開關A相發生慢合故障后，檢修繼保人員到場檢查合閘回路正常、合閘線圈電阻為22.3Ω（正常）。平高東芝GIS設備液壓機構此前有出現過類似故障，因超過半年未操作，開關一直處于分閘狀態，整個液壓機構在分閘的工況下，可能導致液壓油路出現沉淀以及換向閥滑動阻力大，影響分合閘時間以及分合閘速度。初步確定了原因之后，檢修人員對液壓機構進行了泄壓及打壓，目的是使得整個油路能夠循環起來，促進液壓油流動，經過三次泄壓打壓之后，對開關再次進行了分合閘操作，都能夠正常動作，最后經多次分合閘之后，確認開關可正常操作，待進一步處理。

2015年2月6日，檢修人員協同廠家及試驗人員到現場準備對某站220kV母聯2012開關A相液壓機構進行控制閥及液壓油的更換工作。但凡更換液壓機構控制閥都必須要對開關進行機械特性測試，現場220kV設備的運行方式為220kV1M、2M母線都帶電運行中，因開關特性測試需要從母聯開關兩側接地刀閘處取信號，需將一側接地刀閘的接地連接片拆除。現場兩段母線帶電，拆除接地刀閘連接片會產生強烈感應電，不能進行特性測試所以不能更換液壓機構控制閥。現場人員決定先對液壓機構的液壓油進行更換，更換完成后對液壓機構進行低電壓動作測試。經查找現場交接試驗報告及出廠報告顯示該臺開關的各項試驗數據均正常。但在現場測試低電壓動作時發現一個異常情況，2012開關A相在低電壓分閘臨界值時會出現一個中間狀態，控制閥動作但開關沒有分閘，且此時液壓機構壓力迅速下降到零壓且機構無法建壓。經過反復4次試驗，開關A相在分閘臨界值都會出現此種狀況，開關B、C相沒有出現這種情況。經與廠家人員討論推斷開關A相液壓機構控制閥在低電壓分閘時會導致控制閥處于中間狀態，從而使機構壓力迅速泄為零，且無法建壓。經部門討論申請停220kV 2M母線及2012開關對控制閥進行更換。

3 故障處理

2015年2月9日，由變電所申請某站220kV 2M母線停電轉檢修配合更換220kV母聯2012開關A相液壓機構換向閥（控制閥）。檢修班人員協同廠家及試驗人員到現場在更換換向閥（控制閥）前后分別對母聯2012開關進行了開關特性測試及低電壓動作測試。

經過更換控制閥并對機構進行調整的前后測試數據對比，開關全電壓操作下的特性測試數據及低電壓測試數據全部合格（更換控制閥前合閘不同期為3.1ms，更換后為0.8ms），且更換控制閥后低電壓測試時沒有發現之前A相的狀況（控制閥處于中間狀態），低電壓測試經反復操作及測試后確認無誤，最終判定更換控制閥后開關測試數據正常，設備可投運。

4 220kV GSP-245EH型斷路液壓機構改進措施

經過對故障閥體分析、試驗及解體后確定為液壓機構控制閥體在分合閘過程中露出在發體外的部分受到環境、溫濕度等影響表面有輕微氧化物，進而導致在分合閘過程中產生卡阻，直接影響液壓機構的正常工作。經過對故障控制閥進行滑動阻力測試過程中發現，某站2012開關A相控制閥閥芯阻力比正常閥芯偏大。

這也論證了我們最初的推斷，因為造成慢合的原因是因為閥芯卡阻，所以處理方案的重心在于增大分合閘線圈出力，解決因換向閥芯氧化層產生摩擦力影響分合閘線圈正常動作。經過我們與廠方人員反復論證后的處理方案為：控制閥拐臂增幅結構，即在合閘線圈和換向閥之間設置拐臂，利用拐臂比增加驅動控制閥的力（增加為 1.3 倍）。

更改后的控制閥、分合閘線圈及拐臂組成的結構經過以下各項測試合格后進行現場改造：（1）拐臂增幅后線圈的驅動力、換向閥的動作載荷；（2）動作特性（合閘時間、最低動作電壓）；（3）連續分合操作試驗（5000次）確認耐久性、確認有無異常動作；（4）稀頻度試驗（放置1個月后確認合閘特性）。

5 經驗總結及預控措施

我們力爭在2016年內完成平芝開關控制閥的整改，徹底解決GSP-245EH型斷路慢合的隱患。通過此次事件的故障分析及整個處理過程，使我們對于斷路及其液壓機構有了一個新的認識，通過現場的處理使我們檢修人員對于斷路器液壓機構的工作原理及試驗相關技術技能都有了很大的提升。

預控措施：

（1）對于整改后的控制閥結

構進行在運后的稀頻度跟蹤測試，確保設備正常運行，如有類似故障將進一步進行結構改造或更換。

（2）在停電防拒動檢查及日

常運行維護中，檢修運行人員應嚴格按照《GSP-245EH型斷路液壓機構換向閥專項檢查作業指導書》及《GSP-245EH型斷路防拒動檢查作業指導書》的相關標準進行，發現問題及時反饋。

參考文獻

[1]河南平高東芝廠家設備說明書及出廠、交接試驗報告[Z].