徐望真

(湖南省電力公司東江水電廠，湖南郴州423403)

斷路器動(dòng)作電壓測(cè)試是斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械特性的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要用來(lái)考核斷路器分合閘線圈的靈敏度與可靠性以及整個(gè)操動(dòng)機(jī)構(gòu)在非額定工作電壓下的動(dòng)作性能。這樣一方面可以避免當(dāng)二次直流系統(tǒng)在絕緣降低、高阻接地及強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾等情況下，可能在斷路器分合閘線圈兩端引入一暫態(tài)直流電壓，從而引起斷路器誤動(dòng)作;另一方面就是檢驗(yàn)在二次直流系統(tǒng)容量不足時(shí)能否保證斷路器可靠動(dòng)作，因此斷路器動(dòng)作電壓合格對(duì)于保證斷路器安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 概況

東江水電廠220 kV GIS開(kāi)關(guān)站設(shè)備由日本三菱公司與西安高壓開(kāi)關(guān)廠合作制造，1987年10月31日投入運(yùn)行。共有9個(gè)間隔、8臺(tái)SF6斷路器，斷路器型號(hào)為200-SFMT-40A，采用氣動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

2010年2季度，在對(duì)該開(kāi)關(guān)站中部分SF6斷路器進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其分閘動(dòng)作電壓過(guò)低(試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1)，在額定操作電壓 (直流220V)的30%以下仍然能進(jìn)行分閘操作，不符合國(guó)標(biāo)及國(guó)網(wǎng)公司現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求〔1〕，依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行規(guī)范》的規(guī)定，界定為嚴(yán)重缺陷，須盡快處理。

表1 220kV GIS斷路器動(dòng)作電壓例行試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2 檢修思路與實(shí)施

2.1 檢修思路

圖1 分閘電磁鐵結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)分閘電磁鐵的結(jié)構(gòu) (見(jiàn)圖1)，處理分閘動(dòng)作電壓過(guò)低缺陷的方案可以從調(diào)整分閘電磁鐵中間頂桿或兩側(cè)螺絲以改變分閘鐵芯間隙入手，或者更換有缺陷的整套分閘電磁鐵。更換電磁鐵方案的缺點(diǎn)是難以制造與斷路器完全配套的電磁鐵，最經(jīng)濟(jì)的方案是調(diào)整鐵芯中間頂桿或兩側(cè)螺絲，但是會(huì)影響電磁鐵相關(guān)尺寸，進(jìn)而影響斷路器其他性能參數(shù)。因此，正確處理該缺陷必須滿足以下幾個(gè)條件:首先應(yīng)符合制造廠規(guī)定的斷路器分、合閘電磁鐵尺寸檢查要求 (見(jiàn)表2);其次應(yīng)滿足制造廠規(guī)定的斷路器分、合閘特性要求(見(jiàn)表3，4);最后還應(yīng)滿足斷路器相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。即對(duì)動(dòng)力操作的要求是，用外部能源操作的斷路器，當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源的電壓或壓力處在規(guī)定值的下限時(shí)，應(yīng)該能關(guān)合和/或開(kāi)斷它的額定短路電流;對(duì)儲(chǔ)能操動(dòng)的要求是，儲(chǔ)能操作的斷路器，當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)足能量時(shí)，應(yīng)該能關(guān)合和開(kāi)斷它的額定短路電流，在指定的相應(yīng)最低氣壓或液壓下能滿意地進(jìn)行各種恰當(dāng)?shù)牟僮?如果制造廠規(guī)定了最大合閘和分閘時(shí)間，在電壓或壓力處在規(guī)定值的下限時(shí)，所測(cè)得的分閘和合閘時(shí)間不得超過(guò)此值〔2〕。以上3個(gè)條件是相輔相成的，其中斷路器分、合閘電磁鐵尺寸檢查要求也是為了保證分、合閘特性參數(shù)，兩者都屬于制造廠規(guī)定的斷路器檢修維護(hù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，而斷路器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?與制造廠的規(guī)定又是一致的。以上處理分閘動(dòng)作電壓過(guò)低缺陷的調(diào)整電磁鐵方案是否可行需要通過(guò)調(diào)整中試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，為確保安全，應(yīng)在廠家指導(dǎo)下完成。

表2 220 kV GIS斷路器分、合閘電磁鐵尺寸檢查表

表3 三相聯(lián)動(dòng)型斷路器分、合閘特性

表4 分相操作型斷路器分、合閘特性

2.2 檢修實(shí)施

結(jié)合設(shè)備停電檢修的機(jī)會(huì)，對(duì)630斷路器動(dòng)作電壓過(guò)低缺陷通過(guò)調(diào)整分閘電磁鐵間隙進(jìn)行了處理，處理前、后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5，6。由表6的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，調(diào)整后630斷路器的分閘動(dòng)作電壓雖然已經(jīng)合格，但是斷路器分、合閘時(shí)間均隨著分閘動(dòng)作電壓的提高而略有增大，而且由表3可知，調(diào)整前后630斷路器的分、合閘時(shí)間已經(jīng)超過(guò)了制造廠規(guī)定的上限值28 ms，98 ms，實(shí)際上，表3的測(cè)量結(jié)果還是在額定操作電壓下測(cè)量的，故此時(shí)630斷路器分、合閘時(shí)間測(cè)量值應(yīng)不大于25 ms，93 ms，也就是說(shuō)630斷路器分、合閘時(shí)間已經(jīng)超標(biāo)較多，所以本次630斷路器動(dòng)作電壓過(guò)低缺陷的處理不符合前文提到的條件，沒(méi)有處理合格。

表5 630斷路器動(dòng)作電壓試驗(yàn)

表6 630斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)

為了確保徹底消除斷路器動(dòng)作電壓過(guò)低缺陷，根據(jù)既定檢修思路，結(jié)合斷路器停電檢修的機(jī)會(huì)，對(duì)620斷路器分閘動(dòng)作電壓進(jìn)行了調(diào)整，并結(jié)合操動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)尺寸的檢查要求和機(jī)械特性試驗(yàn) (含動(dòng)作電壓、分合閘時(shí)間及其同期性測(cè)量)驗(yàn)證，對(duì)動(dòng)作電壓調(diào)整的正確性進(jìn)行了復(fù)核，確保了正確、全面地處理斷路器動(dòng)作電壓過(guò)低的缺陷。斷路器動(dòng)作電壓調(diào)整是一項(xiàng)十分繁瑣、細(xì)致的工作，需要反復(fù)調(diào)整很多次。正確的調(diào)整方法是:調(diào)整分閘動(dòng)作電壓應(yīng)采用將分閘電磁鐵中間頂桿向上或向下調(diào)節(jié)的方法，調(diào)整合閘動(dòng)作電壓則應(yīng)采用將合閘電磁鐵兩側(cè)螺絲向上或向下調(diào)節(jié)方法。

620斷路器處理后的相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7，8。

表7 620斷路器調(diào)整后動(dòng)作電壓試驗(yàn)

表8 620斷路器調(diào)整后動(dòng)作特性試驗(yàn)

3 缺陷原因分析

根據(jù)斷路器分閘電磁鐵的結(jié)構(gòu) (參見(jiàn)圖1)，造成動(dòng)作電壓偏低的原因可以從線圈和鐵芯2方面分析。東江220 kV GIS斷路器在2007年4月開(kāi)始的大修中陸續(xù)增加了第二分閘線圈，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，2個(gè)分閘線圈的動(dòng)作電壓基本一致，因此可以認(rèn)為，缺陷并不是線圈的原因造成的，也就是說(shuō)在一定的操作電壓下線圈輸出的動(dòng)力基本沒(méi)有變大，那應(yīng)該是鐵芯的阻力減少了。鐵芯的阻力主要由其彈簧彈力大小決定，因此可以認(rèn)為是由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中機(jī)械振動(dòng)、操作沖擊作用而導(dǎo)致分閘鐵芯間隙變化，進(jìn)而導(dǎo)致彈簧彈力減弱所致，這就是分閘線圈動(dòng)作電壓過(guò)低的主要原因。

由表5，6中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，造成630斷路器動(dòng)作電壓過(guò)低缺陷處理不徹底的原因是調(diào)整動(dòng)作電壓時(shí)分、合閘時(shí)間也會(huì)同時(shí)變化，反之亦然。因此，必須同時(shí)兼顧動(dòng)作電壓和分、合閘時(shí)間的變化，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整才能合格。實(shí)際上，630斷路器動(dòng)作電壓過(guò)低缺陷處理前同時(shí)存在動(dòng)作電壓和分、合閘時(shí)間超標(biāo)的缺陷。

4 結(jié)論與建議

4.1 斷路器動(dòng)作電壓或分、合閘時(shí)間超標(biāo)等缺陷的調(diào)整處理必須同時(shí)兼顧動(dòng)作電壓和分、合閘時(shí)間的變化。

4.2 東江水電廠220 kV GIS 632，640斷路器動(dòng)作電壓過(guò)低缺陷及630斷路器的分、合閘時(shí)間超標(biāo)缺陷應(yīng)盡快處理。由于該站GIS設(shè)備服役時(shí)間比較長(zhǎng)，其余GIS斷路器應(yīng)盡快有針對(duì)性地進(jìn)行動(dòng)作電壓和機(jī)械特性試驗(yàn)，以排查設(shè)備可能存在的隱患。

4.3 斷路器是電力系統(tǒng)中一種最重要的保護(hù)電器，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，通過(guò)斷路器能迅速切除和隔離故障，從而保護(hù)電網(wǎng)安全、保護(hù)變壓器等高壓電器免受短路電流的損壞。但是，斷路器要可靠地實(shí)現(xiàn)上述功能，必須定期進(jìn)行低電壓分合閘測(cè)試等例行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)盡快處理，以防止電抗器拒動(dòng)或誤動(dòng)等事故的發(fā)生。

〔1〕GB/T11022-1999高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求〔S〕.

〔2〕國(guó)家電網(wǎng)生〔2004〕634號(hào).交流高壓斷路器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)〔S〕.國(guó)家電網(wǎng)公司，2005.