邯鄲供電公司 趙晨光 康國鈞

1 引言

高壓斷路器是變電站及發(fā)電廠重要的控制設備。系統(tǒng)正常運行時，斷路器用來切換運行方式，控制設備或線路接入或退出；當電氣設備或線路發(fā)生故障時，斷路器用來快速切除和隔離故障。高壓斷路器動作準確與否對于電力系統(tǒng)正常運行至關重要[1]。斷路器工作在分、合閘的穩(wěn)定狀態(tài)，操動機構是斷路器的核心組成部分，主控著斷路器的分閘、合閘、重合閘，是決定斷路器能否正常開斷的關鍵。其中液壓機構因驅動能量大、傳動平穩(wěn)、動作速度快，在220kV及以上電壓等級的高壓斷路器中廣泛應用。但因機構的材料質量和制造加工工藝等問題，當操動機構中元器件處于高液壓狀態(tài)時，常會出現(xiàn)密封元件受損、動作失靈、接頭不良等故障，嚴重影響斷路器的正常工作。大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，高壓斷路器80%左右的事故是由機械原因造成[2,3]，因此對于液壓機構常見故障必須高度引起重視。本文針對液壓操動機構幾種故障外在表現(xiàn)，基于實際檢修工作經(jīng)驗深入分析其原因，提出故障的診斷方法和相應的處理措施。

2 液壓機構常見故障的分析和處理

2.1 液壓機構滲漏油故障

斷路器液壓機構在運行中經(jīng)常發(fā)生滲漏油故障，影響設備使用壽命，危及設備安全運行。液壓機構滲漏油故障主要分為外部滲漏和內(nèi)部滲漏兩大類[4]。

2.1.1 外部滲漏現(xiàn)象及原因

外部滲漏故障一般可從機構外表觀察到，如發(fā)現(xiàn)機構箱底部有大面積油污，或者某些部位有明顯滲漏現(xiàn)象時，則可判定為外部滲漏故障。斷路器液壓機構發(fā)生外漏的主要原因不外乎有四點：一是管接頭擰緊力矩不夠，接頭松動；二是管接頭擰緊時力矩過大，造成卡套上的密封線變寬偏斜；三是接頭卡套損壞，毛刺或破裂；四是密封圈、墊片變形或損壞。發(fā)現(xiàn)斷路器液壓機構有外部滲漏故障時，首先要找出具體的滲漏點，針對具體滲漏故障采取相應措施[5]。

2.1.2 外滲故障處理方法和技巧

針對不同的滲漏原因，一般采取的方法為：

（1）選擇合適管接頭擰緊力矩，緊固良好。

（2）除去接頭處毛刺或更換卡套。

（3）更換密封圈或密封墊。墊片密封銅墊在安裝前要加熱使之變軟，安裝時應一次成功，否則銅墊在拆裝幾次后導致壓痕變位，易產(chǎn)生新的滲漏點[4]。值得注意的是，要選擇質量合格的橡膠密封墊，尺寸應合適，壓縮量適中，安裝時涂抹凡士林。

2.1.3 內(nèi)部滲漏現(xiàn)象及原因

內(nèi)部滲漏油是真正困擾消缺檢修人員的重要所在，經(jīng)常導致油泵頻繁啟動、無法建立壓力、機構壓力異常等現(xiàn)象。處理內(nèi)滲時難度較高，應綜合判斷滲漏位置，找出內(nèi)部準確滲漏點。

發(fā)生內(nèi)漏的主要原因有四方面：

（1）液壓機構元件的動靜密封圈、墊片損壞老化。

（2）錐形閥及閥座密封損壞、分合不到位引起。

（3）鋼球與閥口處閥線沖擊次數(shù)過多，撞擊力量較大，無導向造成閥線寬度大于0.2mm，致使并軸線偏移，閥口變形等情況。

（4）液壓機構元件內(nèi)部接頭松動。

2.1.4 內(nèi)滲故障方法和技巧

基于對液壓機構的研究和長時間現(xiàn)場工作經(jīng)驗，針對如何準確查找故障滲漏點，解決液壓機構內(nèi)滲故障，本文總結出一套5步法：一問、二看、三試、四摸、五聽。

（1）問

檢修前向運行人員詳細詢問故障現(xiàn)象，通過小組分析討論，初步判斷故障的原因。備齊相應工器具、備品備件和檢修資料圖紙，制定初步檢修策略和方法。通過提前詢問值班人員，可減少不必要的工作量，提高檢修效率[6]。

（2）看

看的方法主要是通過眼睛觀察來定位機構的故障點。對于發(fā)生在LW6系列斷路器機構內(nèi)部的滲漏油故障，一般會通過外部異常現(xiàn)象表現(xiàn)出來，如機構壓力異常、油箱或者輔助油箱出現(xiàn)滲漏油等。這時，可通過仔細觀察機構外部異?，F(xiàn)象進而分析判斷機構內(nèi)部故障點，或通過觀察滲漏點對比圖紙找出內(nèi)部可能破損的密封件。

（3）試

液壓機構是一個逐級放大能量的邏輯系統(tǒng)，各部件腔室與管道在分合閘時的油壓高低可以有下列幾種狀態(tài)：常高壓、常低壓、瞬間高壓等，因此可以通過斷路器的分合動作試驗，觀察液壓機構在分合閘狀態(tài)下的滲漏情況的不同，判斷故障可能發(fā)生的位置和原因。通過綜合判斷，可以較快地診斷出可能發(fā)生滲漏的液壓機構零部件，提高處理故障的效率。

（4）摸

由于液壓部件發(fā)生內(nèi)部滲漏時，其高壓油通過滲漏間隙進入低壓油腔時發(fā)生劇烈磨擦與沖擊，液壓油傳遞的能量轉化為熱能使部件局部溫升，通過觸摸可感知部件溫升進而判斷該部件是否發(fā)生了滲漏。

（5）聽

當液壓機構內(nèi)密封部件發(fā)生體積變形或位置偏移等問題時，變位的活塞動作時與缸壁摩擦的聲音、高壓油滲漏時的沖擊聲、高壓油泄漏時與閥口或者閥球摩擦的微弱聲音等，都可以作為判斷故障點的理論依據(jù)。聲音較小的時候，可使用聲音放大工具（聽診器）貼在機構部件上，將耳朵貼在放大工具上以提高偵聽效果[3]。

2.1.5 案例分析

河北邯鄲供電公司某變電站LW6-220kV斷路器出現(xiàn)異常情況，檢修人員得到消缺任務后，首先經(jīng)詢問得知設備運行時出現(xiàn)壓力異常和油泵頻繁打壓現(xiàn)象，初步判斷為滲漏油故障。到達現(xiàn)場簡單觀察后將機構能量釋放，對設備進行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)三個問題：放油時，油箱出現(xiàn)噴油現(xiàn)象；C相輔助油箱外較A、B兩相出現(xiàn)大片油污；機構箱內(nèi)部沒有明顯的外部滲漏點。故此可得到初步定論：排除機構箱外滲故障可能性，設備應出現(xiàn)內(nèi)滲故障，故障點可能在C相。檢修人員啟動電機儲能，進行試探性分合試驗。動作同時，檢修人員用手觸摸相關部位，偵聽各相動作時發(fā)出的聲音，發(fā)現(xiàn)C相儲壓筒有微弱的“哧哧”異常聲音。為確保判斷正確，檢修人員將斷路器兩相高壓油管路堵住，對三相分別進行單獨檢查（封堵管路必須在零壓狀態(tài)進行，利用專用堵頭，特別注意保持液壓油潔凈）。最終確定故障是由于C相儲壓筒活塞密封失效導致活塞兩側氮氣和液壓油混合造成，主儲壓器結構如下圖所示。

LW6主儲壓器結構圖

更換C相儲壓筒后，檢修人員對斷路器進行分合試驗，發(fā)現(xiàn)當電機轉動對液壓油進行打壓儲能時，機構箱內(nèi)三相控制閥上部同時出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。重復操作現(xiàn)象依舊。

為找到滲油原因，檢修人員將三相控制閥拆卸進行檢查，發(fā)現(xiàn)控制閥內(nèi)二級閥錐閥動作時分合不到位，供油閥和排油閥同時都處于打開位置。通過檢查和分析，可判斷原因是由于斷路器機構投運時間較長，部件動作效率降低，此時在壓力不足額定壓力的情況下進行分合操作，二級閥錐閥分合不到位，致使高、低壓油路相通。機構打壓時，高壓油通過二級閥錐閥進入到低壓油區(qū)，故三相控制閥出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。檢修人員將二級閥進行拆卸，使之復位，復裝后進行打壓，不再出現(xiàn)滲油現(xiàn)象，此時在額定壓力進行分合試驗，機械特性正常。

2.2 操動機構液壓管路混入氣體故障

2.2.1 現(xiàn)象及原因

由于液壓操動機構外接管路具有多并且長的特點，管路中空氣很難通過高壓放油閥完全排盡，機構死角處殘存的空氣會形成空氣墊，對液壓操動機構動作特性產(chǎn)生影響。斷路器進行分合閘操作時，閥體或活塞運動依靠液壓油的容積變化進行能量的傳遞，當液壓油受壓時體積變化達到要求時，才能滿足動作機械特性要求。如果此時油中含有空氣泡，空氣泡的可壓縮性遠遠大于液壓油，致使活塞運動時需首先壓縮空氣泡再壓縮液壓油，造成液壓油整體容積變化較大，分合閘運動不穩(wěn)定，三相同期不合格。

2.2.2 處理方法和技巧

斷路器在結構上可能形成死角的部分（主儲壓器下法蘭上、供排油閥閥座上、工作缸基座上等處）都設有排氣螺釘。如圖2所示。對于LW6-110kV型斷路器，當排油閥沒有設定特定排氣口時，可在分閘位通過瞬時高壓油口閥口進行排氣。

操動機構在完成檢修工作后建壓過程中，必須逐一打開各排氣螺釘排氣，將帶有氣泡的高壓油從螺孔中排出，且連續(xù)排油2-3min為止。斷路器應經(jīng)幾次慢分、慢合操作，并反復幾次排氣，直至將液壓管路中氣體排盡為止。保持液壓油的不可壓縮性，對于液壓油作為工作介質可靠地傳遞能量、確保操縱機構靈敏動作至關重要[7]。

2.2.3 案例分析

邯鄲供電公司某變電站LW6-220系列斷路器在更換設備元件后，對斷路器進行機械特性試驗。發(fā)現(xiàn)檢修后C相合閘時間明顯高于另外兩相（合閘時間：A-69.79ms、B-67.31ms、C-132.3ms，不同期為64.99ms—數(shù)據(jù)來于現(xiàn)場采集），初步判斷故障原因為液壓機構中含有空氣形成的氣泡，造成斷路器同期嚴重不合格。

檢修人員擰下供排油閥的排氣螺釘，打開放氣口，如圖3所示，放掉部分液壓油（直到放出的液壓油中不帶有氣泡為止），而后進行分合閘動作試驗。反復幾次操作后，測試結果達到設備標準要求。

2.3 壓力開關典型故障

斷路器分合閘動作中，如果出現(xiàn)油泵頻繁打壓、電機停轉壓力偏高等現(xiàn)象時，可能是壓力開關組件出現(xiàn)問題所導致，故障原因分析和處理方法如下所示[8]。

（1）壓力開關組件上推動微開關的接頭中心未對好，長期偏壓而造成位移，使整定值改變。此時可調(diào)整接頭中心對準微動開關的針。

（2）由于微動開關觸電行程小，加之頻繁動作，因而可造成觸電變形而不能自動返回；或者觸點彈片受潮氧化變質，失去原有彈性。此時應更換新的觸動開關。

（3）油壓長期過高，使微動開關彈簧片疲勞失去作用或動作失靈。檢修或更換微動開關。

（4）某些觸點長期不動作，表面生成氧化膜而使接觸不良。打磨或更換元件。

3 斷路器液壓機構的檢修經(jīng)驗

斷路器故障及隱患的發(fā)現(xiàn)是電力系統(tǒng)檢修工作的長期任務。斷路器生產(chǎn)工藝技術的飛速發(fā)展有利于減少故障的發(fā)生，但同時對于檢修人員自身專業(yè)素質提出更高的要求。針對液壓操動機構的斷高壓路器，檢修工作應建立在積累大量經(jīng)驗的基礎上，注意檢修中的問題，吸收合理化建議，提高的檢修質量和工藝水平，從而保證高壓斷路器設備的安全,可靠和經(jīng)濟運行。

3.1 檢修注意事項

（1）斷路器檢修前應將油壓力釋放至零表壓，并處于分閘位置。同時將儲能電機電源斷開。方能進行工作，否則會損壞機構組件或造成人員受傷。

（2）1～2級閥組件在拆除解體后，內(nèi)部閥針、閥球極其細小，應在分解處的地上鋪一層塑料布，這樣即防止細小零件的丟失，又可防止液壓油滴落地面造成大片油污。同時注意不能使零件與堅硬物碰撞或擠壓，以免變形。

（ 3）更換新的組件、密封圈前，要用干凈的10號航空油清洗，液壓管要用純氮氣吹干，工作人員的手也應清洗，確保人手、工具、元器件干凈無雜質，新更換的10號航空液壓油必須經(jīng)過過濾，以保持純凈。

（4）補充液壓油后，要適當進行排氣操作。

3.2 合理建議

（1）根據(jù)浴盆曲線特性，在設備投入初期和運行多年后，加大設備監(jiān)測和檢修力度。每次檢修液壓機構應過濾或更換航空液壓油，必要時對壓力表等組件進行校驗。

（2）對于運行時間在10年左右的液壓機構，如果某元件有原則性問題，對該元件進行更換，并開展同一批次、同一運行年代液壓操作機構的檢查檢修，狀況極差的及時提出計劃更換機構。對于備品備件的現(xiàn)場檢查和選用，尤其是密封墊的挑選，應選取質量合格、尺寸合適的配件。決不能把新配件當成合格件，必須經(jīng)過仔細檢查和挑選[5]。

（3）加強對現(xiàn)場作業(yè)人員的裝配工藝和執(zhí)行標準的管理。開展形式多樣的技術培訓，有效提高檢修人員的綜合技能素質，加強對各類設備故障的預防和消除。

4 結束語

由于液壓機構的斷路器廣泛應用于電力系統(tǒng)，通過對斷路器液壓機構的常見故障進行深入分析，本文總結出滲漏、管路混入氣體和壓力開關問題等故障處理方法，有利于快速、準確、可靠的解決斷路器檢修中的實際問題，提高現(xiàn)場檢修工作效率。提出的注意事項和合理化建議有助于檢修工作人員提高現(xiàn)場檢修水平，更好的保證設備和電網(wǎng)的安全運行。

[1]趙晨光.基于圖像測量技術的高壓開關機械特性測試方法研究：[碩士學位論文].保定：華北電力大學，2009

[2]葉琦婭,戴文進，韓秀清等.高壓開關機械性能的檢測.江西電力，2001，25（1）：9～26

[3]洪青云.斷路器液壓機構故障原因及診斷處理方法.電氣技術，2010，2：82～83

[4]華萬熹,萬欣.SF6斷路器液壓機構滲漏油分析及處理.江西電力，2010，34（3）：38～39

[5]劉培民.LW6斷路器液壓機構故障的分析和探討.機械研究與應用，2008，21（6）：113～117

[6]張濤,馬西林. LW6型液壓機構內(nèi)部滲漏分析判斷及處理技巧.高壓電器，2010，46（2）：105～108

[7]楊香澤,郭鵬武等.變電檢修，中國電力出版社，2008

[8]陳佳斌,崔軍朝等. 變電設備運行異常及故障處理技術，中國電力出版社，2009