斷路器液壓機(jī)構(gòu)油壓微動開關(guān)常見問題的分析

馬 凱, 彭翔天, 陳旭東, 晏 松,章海斌, 王志鹍, 黃道均, 張曉明

國網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司 合肥 230009

1 液壓機(jī)構(gòu)概述

目前,220 kV及以上電壓等級的斷路器主要采用彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)或液壓彈簧機(jī)構(gòu)[1-4],液壓機(jī)構(gòu)具有動作快、反應(yīng)靈敏、輸出功率大、維護(hù)工作量少、操作噪聲小、可靠性高、出力特性和斷路器負(fù)載特性匹配好等特點[5-8]。當(dāng)液壓機(jī)構(gòu)的油壓降低時,需要啟動油泵進(jìn)行補(bǔ)壓,油壓恢復(fù)至額定壓力后,油泵停止運(yùn)行。當(dāng)液壓機(jī)構(gòu)的壓力持續(xù)降低至某一個值時,需要閉鎖斷路器重合閘功能,在此之前可發(fā)重合閘報警信號。壓力繼續(xù)降低至某一個值時,需要閉鎖斷路器合閘功能,在此之前可發(fā)合閘報警信號。壓力再繼續(xù)降低至某一個值時,需要閉鎖斷路器分閘功能,在此之前可發(fā)分閘報警信號[9-10]。液壓機(jī)構(gòu)需要通過油壓微動開關(guān)對相關(guān)電氣回路進(jìn)行通斷,進(jìn)而實現(xiàn)上述閉鎖或報警功能,可見油壓微動開關(guān)的可靠性對斷路器的安全運(yùn)行而言至關(guān)重要。現(xiàn)有的油壓微動開關(guān)主要通過與液壓機(jī)構(gòu)直接連接的頂桿上下運(yùn)行和凸輪圓周運(yùn)行來實現(xiàn)通斷。

對液壓機(jī)構(gòu)油壓微動開關(guān)的動作情況進(jìn)行檢查是目前斷路器投運(yùn)前驗收和日常運(yùn)檢的重要項目,如果油壓微動開關(guān)無法準(zhǔn)確動作,那么會嚴(yán)重影響斷路器的安全運(yùn)行,甚至威脅變電站運(yùn)檢人員的人身安全[11-13]。筆者對油壓微動開關(guān)的常見問題進(jìn)行分析。

2 卡滯

某220 kV變電站中220 kV斷路器產(chǎn)品型號為LW10B-252W,采用液壓機(jī)構(gòu),投運(yùn)日期為2002年4月。這一斷路器的油壓微動開關(guān)如圖1所示。斷路器的油壓發(fā)生變化時,會推動液壓頂桿上下移動,通過液壓頂桿擠壓或松開油壓微動開關(guān),實現(xiàn)油壓微動開關(guān)的通斷。可以通過設(shè)定液壓頂桿不同的初始高度實現(xiàn)油泵啟停、重合閘閉鎖、合閘閉鎖、分閘閉鎖等功能。

圖1 LW10B-252W斷路器油壓微動開關(guān)

2015年4月,技術(shù)人員停電檢修發(fā)現(xiàn),該斷路器三相液壓機(jī)構(gòu)油壓微動開關(guān)存在不同程度的銹蝕卡滯,液壓頂桿的高度較初始值發(fā)生變化,油壓微動開關(guān)無法動作或動作不準(zhǔn)確,影響斷路器的油泵啟停、重合閘閉鎖、合閘閉鎖、分閘閉鎖等功能,存在嚴(yán)重的安全隱患。油壓微動開關(guān)卡滯如圖2所示。

圖2 油壓微動開關(guān)卡滯

為了消除這一故障,技術(shù)人員將該斷路器三相液壓機(jī)構(gòu)內(nèi)的油壓微動開關(guān)全部更換。更換完畢后,檢修人員按照油壓微動開關(guān)動作整定值對液壓頂桿的高度進(jìn)行調(diào)整,反復(fù)操作斷路器,驗證油壓微動開關(guān)在合格范圍內(nèi)均可靠動作。油壓微動開關(guān)動作整定值如圖3所示。

圖3 油壓微動開關(guān)動作整定值

3 凸輪加工精度不足

某500 kV變電站中500 kV斷路器產(chǎn)品型號為LW13A-550/Y6300-63(G),采用CYA6-3型液壓彈簧機(jī)構(gòu)。液壓彈簧機(jī)構(gòu)的油壓微動開關(guān)通過轉(zhuǎn)動軸上不同形狀的凸輪片實現(xiàn)各觸點的通斷。2018年4月10日,技術(shù)人員在竣工驗收過程中發(fā)現(xiàn)12組共36臺500 kV斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)中的油壓微動開關(guān)重合閘報警觸點和重合閘閉鎖觸點同時動作。仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn),控制重合閘報警觸點和重合閘閉鎖觸點的凸輪片形狀相同,如圖4所示。

圖4 油壓微動開關(guān)凸輪片

技術(shù)人員隨即進(jìn)行測量,發(fā)現(xiàn)當(dāng)重合閘報警觸點和重合閘閉鎖觸點閉合時,液壓彈簧機(jī)構(gòu)的儲能位移為80 mm,如圖5所示。

圖5 液壓彈簧機(jī)構(gòu)儲能位移

查閱液壓彈簧機(jī)構(gòu)的廠家說明書,發(fā)現(xiàn)該液壓彈簧機(jī)構(gòu)重合閘報警對應(yīng)的儲能位移未做明確規(guī)定,重合閘閉鎖對應(yīng)的儲能位移為77.5±1.0 mm,對應(yīng)的參考壓力為52.6±3 MPa,見表1。

表1 CYA6-3型液壓彈簧機(jī)構(gòu)廠家說明書儲能位移

經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn),該液壓彈簧機(jī)構(gòu)由于凸輪加工精度低,造成所規(guī)定的重合閘閉鎖觸點動作時的儲能位移及對應(yīng)的參考壓力不合格。斷路器油壓微動開關(guān)重合閘閉鎖觸點實際動作值對應(yīng)的儲能位移為80 mm,廠家說明書要求為77.5±1.0 mm,重合閘閉鎖動作值不合格。按照斷路器的廠家技術(shù)規(guī)范,當(dāng)液壓彈簧機(jī)構(gòu)的儲能位移為78.5～80 mm時,斷路器可以進(jìn)行重合閘,而現(xiàn)場斷路器在儲能位移為78.5～80 mm時錯誤閉鎖了重合閘功能,降低了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

發(fā)現(xiàn)上述缺陷后,技術(shù)人員立即將缺陷情況反饋至液壓彈簧機(jī)構(gòu)廠家,并組織廠家對所有500 kV斷路器油壓微動開關(guān)的重合閘閉鎖凸輪片進(jìn)行更換。新舊凸輪片形狀如圖6所示。

圖6 油壓微動開關(guān)新舊凸輪片

拆除舊重合閘閉鎖凸輪片時,需要將分閘閉鎖凸輪片、分閘報警凸輪片、合閘閉鎖凸輪片、合閘報警凸輪片一同拆卸。安裝好新重合閘閉鎖凸輪片后,將上述拆卸的凸輪片一并恢復(fù)。凸輪片更換如圖7所示。更換凸輪片后,技術(shù)人員對所有油壓微動開關(guān)的動作值進(jìn)行測量。測量結(jié)果顯示,所有油壓微動開關(guān)的動作值均在合格范圍內(nèi)。

圖7 凸輪片更換

4 觸點類型有誤

某500 kV變電站220 kV斷路器產(chǎn)品型號為LW10B-252/YT,采用HMB-4.3型液壓彈簧機(jī)構(gòu),投運(yùn)日期為2005年6月。2018年12月,技術(shù)人員在對液壓彈簧機(jī)構(gòu)大修時發(fā)現(xiàn)油壓微動開關(guān)存在異常。經(jīng)現(xiàn)場排查,液壓彈簧機(jī)構(gòu)提供八對油壓微動開關(guān),如圖8所示。液壓彈簧機(jī)構(gòu)在彈簧儲能或者釋放能量的過程中,儲能模塊的液壓頂桿會發(fā)生位移,各油壓微動開關(guān)隨著儲能位移的不同進(jìn)行狀態(tài)切換。現(xiàn)場油壓微動開關(guān)的排查情況見表2。

圖8 現(xiàn)場油壓微動開關(guān)

由表2可見,41-42是常閉重合閘報警觸點,43-44是常開重合閘閉鎖觸點,重合閘報警標(biāo)準(zhǔn)動作值比重合閘閉鎖標(biāo)準(zhǔn)動作值大1,兩者接近。21-22是常閉合閘報警觸點,23-24是常開合閘閉鎖觸點,合閘報警標(biāo)準(zhǔn)動作值比合閘閉鎖標(biāo)準(zhǔn)動作值大1,兩者接近。01-02是常閉分閘報警觸點,03-04是常開分閘閉鎖1觸點,13-14是常開分閘閉鎖2觸點,分閘報警標(biāo)準(zhǔn)動作值比分閘閉鎖動作值大1,三者接近。

表2 現(xiàn)場油壓微動開關(guān)排查情況

廠家設(shè)計圖紙中,合閘閉鎖使用觸點23-24,分閘閉鎖1使用觸點03-04,分閘閉鎖2使用觸點13-14,上述三對觸點實際為常開觸點,圖紙上卻標(biāo)注為常閉觸點。斷路器廠家圖紙如圖9所示。

圖9 斷路器廠家圖紙

該斷路器在建設(shè)初期安裝時,施工人員發(fā)現(xiàn)23-24、03-04、13-14實際觸點類型與斷路器廠家圖紙不符,而合閘閉鎖和分閘閉鎖又必須使用常閉觸點,考慮到合閘報警動作值和分閘閉鎖動作值接近,分閘報警動作值和分閘閉鎖動作值接近,進(jìn)行了改動。合閘閉鎖本應(yīng)接觸點23-24,由于觸點23-24類型不符,于是改接至觸點21-22。分閘閉鎖1本應(yīng)接觸點03-04,由于觸點03-04類型不符,于是改接至觸點01-02。分閘閉鎖2有接線,實際未使用。現(xiàn)場觸點實際接線情況如圖10所示。

圖10 現(xiàn)場觸點實際接線情況

液壓彈簧機(jī)構(gòu)廠家要求的合閘閉鎖動作值范圍為50～52 mm,斷路器廠家要求的合閘閉鎖動作值范圍也為50～52 mm,如圖11所示。合閘閉鎖保護(hù)本應(yīng)該使用觸點23-24,標(biāo)準(zhǔn)動作值范圍為50～52 mm,但是由于觸點23-24類型不符,于是改接至觸點21-22。現(xiàn)場觸點21-22三相實際動作值分別為52.2 mm、52.1 mm、52.2 mm,均超出了液壓彈簧機(jī)構(gòu)廠家和斷路器廠家要求的范圍,于是出現(xiàn)提前閉鎖合閘的情況。當(dāng)儲能位移為52.0～52.2 mm時,按照液壓彈簧機(jī)構(gòu)廠家和斷路器廠家的技術(shù)規(guī)范,保護(hù)不應(yīng)閉鎖合閘,但實際閉鎖合閘,降低了可靠性。為了正確使用油壓微動開關(guān),技術(shù)人員聯(lián)系廠家更換43-44重合閘閉鎖觸點、03-04分閘閉鎖1觸點、13-14分閘閉鎖2觸點、23-24合閘閉鎖觸點,按照設(shè)計圖紙恢復(fù)接線。

圖11 油壓微動開關(guān)動作值范圍

5 預(yù)防措施

油壓微動開關(guān)對斷路器的安全、可靠運(yùn)行而言具有重要意義,油壓微動開關(guān)正確、可靠動作,可使整個電力系統(tǒng)處在良好的狀態(tài)下運(yùn)行,創(chuàng)造的價值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油壓微動開關(guān)本身。從斷路器液壓機(jī)構(gòu)油壓微動開關(guān)常見問題分析可以看出,油壓微動開關(guān)故障可能發(fā)生在設(shè)備制造安裝階段,也可能發(fā)生在運(yùn)行維護(hù)階段。為了防止因油壓微動開關(guān)導(dǎo)致設(shè)備故障,可以從三方面入手。

(1) 加強(qiáng)新入網(wǎng)斷路器所用油壓微動開關(guān)的驗收。新安裝的油壓微動開關(guān)觸點類型和數(shù)量應(yīng)正確無誤,通斷動作順暢無卡滯,動作值及復(fù)歸值應(yīng)符合制造廠家有關(guān)規(guī)定,絕緣電阻測試合格,接線應(yīng)正確牢固。

(2) 加強(qiáng)油壓微動開關(guān)的運(yùn)行維護(hù)。關(guān)注運(yùn)行環(huán)境,重點檢查油壓微動開關(guān)所處箱柜防雨、防潮、防塵、防小動物措施是否完善,內(nèi)部加熱、除濕裝置運(yùn)行是否正常,內(nèi)部是否存在凝露,發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時處理。當(dāng)油壓微動開關(guān)外殼、底座存在松動或破裂時,應(yīng)及時停電更換,嚴(yán)禁采用扎帶緊固處理。

(3) 加強(qiáng)油壓微動開關(guān)檢修管理。嚴(yán)格按照《國家電網(wǎng)公司變電設(shè)備檢修通用管理規(guī)定》開展油壓微動開關(guān)檢修,著重測量油壓微動開關(guān)的動作值,加強(qiáng)檢修記錄管理,做好備件儲備及管理。油壓微動開關(guān)的的更換周期建議與變電設(shè)備大修周期保持一致。

6 結(jié)束語

油壓微動開關(guān)對斷路器的安全可靠運(yùn)行而言具有重要意義,筆者對斷路器液壓機(jī)構(gòu)油壓微動開關(guān)的常見問題進(jìn)行了分析,并提出了預(yù)防措施,為油壓微動開關(guān)故障的預(yù)防和處理提供了參考。