李乃永 莊振福

濟南供電公司 山東 濟南 250012

0 引言

高壓斷路器的液壓機構(gòu)具有體積小、操作能力大、操作穩(wěn)定、動作速度快、機械噪聲小、本身需要的控制能量小等優(yōu)點，因此在高壓斷路器的操作機構(gòu)獲得較為廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)很多變電站的高壓斷路器大多采用液壓操作機構(gòu)，如平頂山開關(guān)廠生產(chǎn)的LW6系列、沈陽開關(guān)廠生產(chǎn)的LW18-35斷路器等。隨著運行時間增長，近期出現(xiàn)了多起液壓機構(gòu)斷路器因空氣延時頭故障導(dǎo)致機構(gòu)打壓異常。在液壓機構(gòu)電機打壓控制回路中，延時繼電器的主要作用是：在打壓過程中，如果打壓結(jié)束而壓力微動開關(guān)無法自動斷開或是其他機械故障，導(dǎo)致電機不能自動停止打壓時，延時繼電器經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的延時切斷電機運轉(zhuǎn)回路，停止電機運轉(zhuǎn)。防止電機超時運轉(zhuǎn)而使液壓機構(gòu)管內(nèi)壓力過高發(fā)生爆管、元件損壞、電機燒毀等故障發(fā)生，保證設(shè)備的安全［1-2］。

為此，本文從電機控制回路、空氣延時頭的動作原理進行分析，查找出因空氣延時頭故障導(dǎo)致機構(gòu)打壓異常的真正原因，并對控制回路提出改進措施，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

1 液壓機構(gòu)電機控制回路分析

1.1 控制回路

各種型號斷路器液壓機構(gòu)的電機控制回路不盡完全相同，但原理基本一致，本文以LW6系列斷路器液壓機構(gòu)的電機控制回路（如圖1所示）為例進行分析［3］。

KP1為電機啟動停止壓力微動開關(guān),當(dāng)液壓機構(gòu)壓力下降至電機啟動壓力值時，觸點閉合，交流接觸器KM線圈得電，其觸點閉合，啟動電機運轉(zhuǎn)打壓，當(dāng)液壓機構(gòu)壓力恢復(fù)至額定壓力值時，壓力微動開關(guān)觸點打開，接觸器線圈失電，其觸點打開切斷電機運轉(zhuǎn)回路，電機停止運轉(zhuǎn)打壓過程結(jié)束。KL為電機啟動閉鎖繼電器，用于防止斷路器在運行過程中液壓機構(gòu)突然失壓時電機運轉(zhuǎn)重新打壓造成斷路器慢分事故［4-5］。

1.2 空氣延時頭動作原理

圖1中KT為接觸器背掛式氣囊延時繼電器（俗稱空氣延時頭），其動作原理為：當(dāng)接觸器KM線圈通電時，接觸器銜鐵被鐵心吸引時帶動空氣延時頭的機構(gòu)同時運動，但是活塞桿不能同時跟著接觸器的銜鐵一起運動，因為活塞桿的上端連著氣室中的橡皮膜，當(dāng)活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運動時，橡皮膜隨之向下凹，上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經(jīng)過一定時間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動延時觸點動作，使動斷觸點（如圖1中55、56觸點）斷開，動合觸點閉合。從線圈通電到延時觸點完成動作，這段時間就是空氣延時頭的延時時間。延時時間的長短可以靠圓形鈕頭旋轉(zhuǎn)改變里面的粉末冶金薄片的進氣量來調(diào)節(jié)。

圖1 液壓機構(gòu)電機控制回路圖

接觸器線圈斷電后，空氣延時頭依靠恢復(fù)彈簧的作用而復(fù)原，空氣經(jīng)出氣孔被迅速排出。

1.3 空氣延時頭的作用及運行現(xiàn)狀

空氣延時頭在電機控制回路中起著極其重要的作用，一旦電機打壓超時，其觸點準(zhǔn)確可靠動作，停止電機運轉(zhuǎn)，可有效防止機構(gòu)壓力過高、電機燒毀等各種事故的發(fā)生。如果空氣延時頭失去作用后，主要有以下三方面危害：

1）通電延時常閉觸點（如圖1中55、56觸點）接觸不良：當(dāng)液壓機構(gòu)壓力下降至電機啟動壓力值時，壓力微動開關(guān)KP1觸點閉合，但由于延時繼電器的常閉觸點不通從而導(dǎo)致接觸KM無法正確動作以及時啟動電機運轉(zhuǎn)進行機構(gòu)建壓或補壓，這樣斷路器就沒有足夠的能量進行合閘、分閘、故障跳閘、重合閘等一系列正常動作，無法保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

2）通電延時常閉觸點到預(yù)先設(shè)定的延時時間后不能正常斷開；液壓機構(gòu)油泵打壓過程中，如果由于壓力微動開關(guān)觸點不能可靠斷開、機構(gòu)機械故障、管路滲漏時，會導(dǎo)致電機超時運轉(zhuǎn)而燒毀、管路壓力過高損壞機構(gòu)部件甚至發(fā)生爆缸、爆管等嚴(yán)重后果。

3）通電延時常開觸點動作不可靠，會導(dǎo)致誤發(fā)或無法上傳“電機打壓超時信號”，因目前絕大多數(shù)變電站都為無人值守變電站，站內(nèi)設(shè)備各種信號準(zhǔn)確、及時地上傳是保證調(diào)度員對電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷的必要條件。

但目前使用的氣囊延時繼電器，從目前運行實際情況來看，實現(xiàn)其延時功能的關(guān)鍵部件—氣囊由于天氣環(huán)境溫度的變化極易老化發(fā)生變硬破裂等問題，一旦氣囊破裂或漏氣，則無法實現(xiàn)延時來切斷電機控制回路以保證電氣設(shè)備安全的保護功能。從現(xiàn)場實際運行情況來說，該型號的氣囊延時繼電器的平均使用壽命為兩年左右，個別批次的產(chǎn)品甚至不到一年。目前已發(fā)生多起因延時繼電器氣囊老化而導(dǎo)致液壓機構(gòu)不能正常打壓或是打壓超時等故障。但目前該類型的延時繼電器使用量較大，由于受備件、人力等各方面的影響，往往不能及時更換，當(dāng)延時繼電器的通電延時常閉觸點接觸不良時，為了臨時保證液壓機構(gòu)的打壓，通常采取將延時繼電器的通電延時常閉觸點短接，實際上就是去掉了延時繼電器對機構(gòu)的后備保護作用，此時如果液壓機構(gòu)壓力微動開關(guān)不能發(fā)生正確切換停止油泵；為了防止誤發(fā)“打壓超時”信號，通常將延時繼電器的通電延時常開觸點的二次線解除，這樣處理后調(diào)度員就無法正確監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)。簡而言之，如果不能及時更換故障延時繼電器就會引發(fā)上述的種種嚴(yán)重后果，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

2 解決方法及改進措施

如上所述，針對因延時繼電器損壞引起的液壓機構(gòu)打壓異常的故障有如下兩種解決辦法：

1）更換所有運行年限超過兩年的背囊式延時繼電器，此方法簡單、有效，缺點是更換后的繼電器隨著運行時間的增長會不可避免再次出現(xiàn)空氣氣囊老化破裂類似故障，不能從根本上消除缺陷。

2）改進目前的電機控制回路。具體改進措施如下：

①將背掛式空氣延時頭更換為勵磁式延時繼電器，并將電機啟動回路做相應(yīng)改進。

②電機運轉(zhuǎn)回路增加熱敏開關(guān)，同時將熱敏開關(guān)觸點接入電機啟動回路，電機運轉(zhuǎn)過程中一旦過熱，觸點立即斷開切斷電機運轉(zhuǎn)，防止電機繞組及部件過熱燒損。改進后的回路如圖2所示。

圖2 改進后的液壓機構(gòu)電機控制回路圖

改進后的液壓機構(gòu)電機控制過程如下：當(dāng)機構(gòu)壓力下降到電機啟動值時，壓力微動開關(guān)KP1接點閉合，交流接觸器KM線圈得電，其觸點閉合，勵磁延時繼電器KT線圈同時得電，由于其接點為通電延時常閉接點（在預(yù)先設(shè)定的延時時間內(nèi)，該接點一直閉合），電機開始運轉(zhuǎn)打壓，如機構(gòu)一切正常，等機構(gòu)壓力恢復(fù)至電機停止值時，KP1接點斷開，接觸器失電，電機停止運轉(zhuǎn)，打壓過程結(jié)束；如遇機構(gòu)泄漏、機械故障等異常情況，如打壓時間過長，則KT經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的延時后其觸點斷開切斷電機啟動回路，停止電機運轉(zhuǎn)，同時其通電延時常開接點閉合上傳“電機打壓超時”信號；如果電機過熱，則熱敏開關(guān)動作其觸點斷開切斷電機啟動回路，停止電機運轉(zhuǎn)。

將電機控制回路改進后，一方面由于勵磁式延時繼電器基本不受天氣冷熱變化及環(huán)境影響，并且動作可靠、準(zhǔn)確度高，因此從根本上消除了由于空氣延時頭氣囊老化破裂引起的液壓機構(gòu)打壓故障，避免了經(jīng)常更換空氣延時頭的繁瑣工作和設(shè)備臨時停電；同時，由于將電機控制回路加裝了過熱保護元件，作為電機的后備保護，進一步避免電機燒毀故障，從而可縮短檢修人員搶修時間，有利于快速恢復(fù)送電，提高了電網(wǎng)供電可靠性。

3 結(jié)束語

引起斷路器液壓機構(gòu)打壓故障的原因有很多種，除本文所述的空氣延時頭氣囊老化破裂導(dǎo)致打壓故障外，如壓力微動開關(guān)性能質(zhì)量下降、機構(gòu)密封不嚴(yán)存在泄漏、油泵本身機械故障等也會導(dǎo)致打壓故障。因此，深入研究并解決好液壓機構(gòu)打壓故障問題，保證斷路器正?？煽坎僮?，對保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行有極其重要的意義。

［1］稽光國，呂淑華.液壓系統(tǒng)故障診斷與排除［M］.北京：海洋出版社，1992.

［2］董學(xué)廣.LW6系列SF6斷路器液壓操作機構(gòu)的異常分析［J］.電力安全技術(shù)，2003，（07）：20-21.

［3］平頂山高壓開關(guān)廠.LW6型SF6斷路器安裝使用說明書［S］.河南：平頂山高壓開關(guān)廠，1997.

［4］嚴(yán)亞男.SF6斷路器液壓操作機構(gòu)壓力閉鎖中應(yīng)注意的問題［J］.云南電力技術(shù)， 2003，（06）：44-45.

［5］張城.變電檢修技能培訓(xùn)教材 ［M］.北京：中國電力出版社，1988.