摘要：本文分析了斷路器頻繁打壓的原因，提出通過(guò)排氣和制作自動(dòng)排氣裝置來(lái)解決低壓油回路中存在的空氣，取得了較好的成效。

關(guān)鍵詞：斷路器;原因分析;排氣

國(guó)內(nèi)斷路器液壓操作機(jī)構(gòu)由于使用的材料和制造工藝等問(wèn)題，經(jīng)常出現(xiàn)液壓系統(tǒng)泄漏造成壓力下降。壓力下降時(shí)蓄壓筒的活塞桿會(huì)向下移動(dòng)，接觸到打壓開(kāi)關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)打壓電路接通油泵補(bǔ)壓，如果泄漏的故障沒(méi)有被排除，則會(huì)反復(fù)補(bǔ)壓，油泵啟動(dòng)次數(shù)將越來(lái)越頻繁，從而導(dǎo)致油泵損壞。一旦發(fā)生短路，斷路器無(wú)法跳閘保護(hù)設(shè)備，對(duì)變電站的安全運(yùn)行造成威脅。

1 斷路器頻繁打壓原因分析

1.1 液壓系統(tǒng)內(nèi)部泄漏

斷路器液壓系統(tǒng)閥塊或油監(jiān)控存在內(nèi)泄會(huì)引起頻繁打壓，排除密封件本身存在問(wèn)題的影響后，該現(xiàn)象與液壓系統(tǒng)管道內(nèi)部有雜質(zhì)或液壓油不清潔有關(guān)。操作斷路器后，雜質(zhì)進(jìn)入閥塊或油監(jiān)控系統(tǒng)，造成密封不嚴(yán)密引起頻繁打壓，往往多操作幾次斷路器并過(guò)濾液壓油可得到消除。

1.2 溫差變化

氣溫下降會(huì)引起頻繁打壓，此現(xiàn)象的主要特點(diǎn)是大多在晚上發(fā)生，斷路器白天可能經(jīng)過(guò)操作，環(huán)境溫度下降時(shí)1小時(shí)內(nèi)可啟動(dòng)2～3次，到第2天白天溫度上升后頻繁打壓現(xiàn)象消失。其原因是儲(chǔ)能筒內(nèi)N₂壓力隨溫度下降而下降（溫度每變化1℃，N₂壓力將變化0.1MPa），導(dǎo)致液壓系統(tǒng)壓力下降引起油泵啟動(dòng)。此現(xiàn)象為定容控制出現(xiàn)的現(xiàn)象，定壓控制無(wú)此現(xiàn)象，一般無(wú)需處理。

1.3 安全閥動(dòng)作

同樣因環(huán)境溫度急劇上升可導(dǎo)致安全閥動(dòng)作引起頻繁打壓，此現(xiàn)象多出現(xiàn)在液壓系統(tǒng)內(nèi)部泄漏量相對(duì)較少的機(jī)構(gòu)上，正常投運(yùn)的斷路器一般處于較高的油壓，當(dāng)環(huán)境溫度急劇上升時(shí)，油壓亦急劇上升，當(dāng)油壓上升到一定值時(shí)，油監(jiān)控器上的安全閥動(dòng)作，由于安全閥內(nèi)彈簧長(zhǎng)期受高壓油作用，一旦安全閥打開(kāi)，其完全關(guān)閉（彈簧恢復(fù)）需要建立新的平衡點(diǎn)，在此過(guò)程中油泵會(huì)頻繁起動(dòng)。此現(xiàn)象的主要特點(diǎn)一是環(huán)境溫度急劇上升（特別是在春季前后），二是打壓時(shí)間間隔會(huì)隨著時(shí)間的推移慢慢變長(zhǎng)，過(guò)幾個(gè)小時(shí)后，基本能恢復(fù)到一小時(shí)一次，以后完全恢復(fù)正常。

1.4 氮?dú)庑孤?/p>

氮?dú)庑孤?huì)造成油泵的頻繁補(bǔ)壓，而氮?dú)庑孤﹫?bào)警信號(hào)發(fā)出，同時(shí)會(huì)閉鎖合閘，進(jìn)而閉鎖自動(dòng)重合閘，幾小時(shí)后還會(huì)閉鎖分閘，因此對(duì)該類型故障要特別重視。但除了真正的氮?dú)庑孤?，必須在制造廠允許的時(shí)間內(nèi)將斷路器退出運(yùn)行外，對(duì)于由二次回路或元器件所引起的氮?dú)庑孤﹫?bào)警，可以在允許的情況下采取別的處理手段排除故障。

1.5 液壓系統(tǒng)內(nèi)有氣體

液壓系統(tǒng)內(nèi)部積累了較多的空氣后會(huì)影響油泵的工作效率，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種現(xiàn)象：一是高壓油內(nèi)的空氣通過(guò)低壓油箱排出后使實(shí)際油壓下降，油壓在低于啟動(dòng)值后，油泵啟動(dòng)，反復(fù)地發(fā)生就表現(xiàn)為頻繁打壓;二是油系統(tǒng)中某些結(jié)構(gòu)上部會(huì)積聚氣體，油的傳輸將發(fā)生速度改變，如果氣體積聚在泵的頂部，氣體逐漸增多使泵內(nèi)油面低于活塞口上部，泵出力受到影響，油泵建不起油壓。油泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)而壓力卻仍未達(dá)到額定值，此時(shí)貯能超時(shí)繼電器（一般整定為3 min）就要?jiǎng)幼?，切斷油泵電機(jī)回路，這種情況發(fā)生時(shí)必須進(jìn)行排氣處理，才可使其能正常建壓。

1.5.1 常壓油箱內(nèi)空氣滲入

持此種觀點(diǎn)的分析認(rèn)為，由于液壓動(dòng)力系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，在壓力釋放時(shí)，合閘腔內(nèi)的高壓油排泄到常壓油箱（即回油箱），而常壓油箱是通過(guò)濾網(wǎng)和大氣進(jìn)行呼吸的，因此液壓系統(tǒng)內(nèi)部不會(huì)完全與空氣隔離，建壓時(shí)的航空油是從常壓油箱吸取的，這是空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部的唯一通道，在分閘操作時(shí)可明顯地看到常壓油箱內(nèi)釋放出的液壓油帶有大量的氣泡，而此時(shí)打壓就會(huì)將含有氣泡的油重新吸入內(nèi)部，隨著操作次數(shù)的增加，內(nèi)部的氣泡也會(huì)積累得越多。但此觀點(diǎn)尚無(wú)法驗(yàn)證，國(guó)產(chǎn)CY5 液壓機(jī)構(gòu)也是相同結(jié)構(gòu)而油泵內(nèi)卻無(wú)空氣產(chǎn)生。

1.5.2 貯壓筒內(nèi)氮?dú)鉂B入

還有一種可能是氮?dú)鈴膬?chǔ)壓筒的氮?dú)鈧?cè)向液壓油側(cè)滲漏，這種判斷可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證（見(jiàn)圖1）：

圖1" 氮?dú)鈨?chǔ)能筒結(jié)構(gòu)

將SF₆氣體預(yù)先充在貯壓筒的氮?dú)鈨?nèi)（儲(chǔ)能筒正常運(yùn)行所允許的氮?dú)庑孤┞?.1MPa/年，為便于檢測(cè)氮?dú)鈨?nèi)預(yù)充了約1%的SF₆氣體），經(jīng)分合操作后，若從油泵排出的氣體當(dāng)中檢出含有SF₆成分，即可確定液壓系統(tǒng)內(nèi)部氣體的來(lái)源。

2 解決辦法

2.1液壓系統(tǒng)的手動(dòng)排氣

由于氣體的存在，油泵不能有效地將液壓油從低壓部分輸出到高壓部分，進(jìn)而出現(xiàn)油泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)油壓還是不能升高的情況，嚴(yán)重時(shí)（油泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12h以上）油泵還會(huì)由于液壓油自潤(rùn)滑功能被氣體削弱導(dǎo)致相關(guān)的電氣故障（接觸器燒毀）。要使設(shè)備能正常運(yùn)行，人工排氣就成為必然。

排氣又分為帶電排氣和停電排氣兩種方法，作為應(yīng)急處理，可在開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)將油泵的排氣口螺栓打開(kāi)，通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)油泵將內(nèi)部空氣排出，但這種方法不能完全排除內(nèi)部的汽泡，另一種是利用開(kāi)關(guān)停役機(jī)會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)全部進(jìn)行排氣，此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)貯壓筒內(nèi)比油泵排出的氣泡多得多，而且排氣時(shí)間也較長(zhǎng)（要近1h才能排空）。

（1）停電排氣

對(duì)全部液壓系統(tǒng)（包括油泵、儲(chǔ)能筒、油缸）進(jìn)行排氣時(shí)斷路器需要退出運(yùn)行。對(duì)斷路器的油泵進(jìn)行排氣時(shí)應(yīng)注意油泵頂部的排氣孔小螺栓為紫銅螺栓—表面有鍍層，擰緊時(shí)切勿擰斷。處理過(guò)程中因?yàn)閿嗦菲鳈C(jī)構(gòu)直流回路帶電，工作人員注意直流觸電的危險(xiǎn)性。具體的步驟為：

1）關(guān)閉油泵回路的電機(jī)電源，將液壓系統(tǒng)的油壓卸到零壓;

2）將油泵上的排氣孔小螺栓松開(kāi)（3～4圈），保持在松開(kāi)的狀態(tài)，當(dāng)排出的油無(wú)氣泡時(shí)，擰緊排氣孔小螺栓（稍微擰緊即可）;

3）接通油泵回路的電機(jī)電源，讓油泵空轉(zhuǎn)約5min（此時(shí)卸壓螺栓保持在卸壓狀態(tài)）;

4）反復(fù)以上步驟2～3次，直至油泵內(nèi)無(wú)氣體排出;

5）對(duì)儲(chǔ)能筒進(jìn)行排氣（油泵空轉(zhuǎn)），直至缸體儲(chǔ)能筒排氣口流出的液壓油無(wú)氣泡為止：①打開(kāi)儲(chǔ)能筒排氣孔;②將排氣孔出油口連接到開(kāi)關(guān)的油箱內(nèi)部，確保由該排氣螺栓流出的液壓油全部流入開(kāi)關(guān)的油箱;③油泵空轉(zhuǎn)，直至有液壓油從出油口流出;④當(dāng)流出的液壓油達(dá)到一定的量時(shí)（5L左右），由此部位流出的液壓油不含任何氣泡，儲(chǔ)能筒排氣結(jié)束。

6）對(duì)液壓缸進(jìn)行排氣（油泵空轉(zhuǎn)），直至液壓缸排氣口流出的液壓油無(wú)氣泡為止：①打開(kāi)液壓缸排氣孔;②將排氣孔出油口連接到開(kāi)關(guān)的油箱內(nèi)部，確保由該排氣螺栓流出的液壓油全部流入開(kāi)關(guān)的油箱;③油泵空轉(zhuǎn)，直至有液壓油從出油口流出;④當(dāng)流出的液壓油達(dá)到一定的量時(shí)（5～10L左右），由此部位流出的液壓油不含任何氣泡，液壓缸排氣結(jié)束。

7）液壓系統(tǒng)恢復(fù)正常壓力后，在系統(tǒng)允許的情況下，分合開(kāi)關(guān)2～3次;

8）卸壓，再次檢查確認(rèn)油泵內(nèi)有無(wú)氣體存在;

9）排氣結(jié)束后，關(guān)閉油泵排氣螺栓，注意檢查氮?dú)鈨?chǔ)能筒的氮?dú)忸A(yù)充壓力、從零壓開(kāi)始的儲(chǔ)能時(shí)間以及O-CO（分-合分）操作后的壓力降低以及重新儲(chǔ)能時(shí)間;

10）校驗(yàn)開(kāi)關(guān)液壓系統(tǒng)的相關(guān)的壓力接點(diǎn)的設(shè)定值，確認(rèn)相關(guān)的油壓接點(diǎn)動(dòng)作值的準(zhǔn)確無(wú)誤，以保證液壓儲(chǔ)能系統(tǒng)的正常運(yùn)行;

11）將開(kāi)關(guān)的卸壓螺栓旋出至運(yùn)行位置并用鎖緊螺母鎖緊。

（2）帶電排氣

由于供電可靠性要求，發(fā)生頻繁打壓的斷路器通常為帶電排氣，此時(shí)的排氣就僅限于對(duì)油泵進(jìn)行排氣。運(yùn)行排氣要特別注意液壓系統(tǒng)壓力必須大于重合閘的閉鎖壓力，防止線路短時(shí)故障的重合閘壓力閉鎖（30.8MPa）及永久性故障時(shí)的分閘壓力閉鎖（25.3MPa）。同時(shí)防止誤碰分合操作按鈕、控制回路繼電器，并注意手持金屬工具防止觸及二次接線造成接地或短路。

2.2液壓系統(tǒng)的自動(dòng)排氣

液壓油系統(tǒng)的油路由于結(jié)構(gòu)上某些高端處存在積聚的氣體，油的傳輸將發(fā)生速度改變，如果氣體積聚在泵的頂部，氣體逐漸增多使泵內(nèi)油面底于活塞口上部，泵功率就受到影響，使得油泵建壓效率降低，造成油泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或頻繁打壓。

基于上述分析形成了自動(dòng)排氣閥的工作原理：將油泵上的排氣孔打開(kāi)，直接引到自動(dòng)排氣閥。當(dāng)液壓油系統(tǒng)中有空氣時(shí)，氣體聚集在排氣閥的上部，閥內(nèi)氣體聚積，壓力上升，當(dāng)氣體壓力大于系統(tǒng)壓力時(shí)，氣體會(huì)使腔內(nèi)油面下降，浮筒隨油位一起下降，打開(kāi)排氣口;氣體排盡后，油位上升，浮筒也隨之上升，關(guān)閉排氣口，使系統(tǒng)中的空氣能自行排除，從而確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。自動(dòng)排氣閥的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

自動(dòng)放氣裝置是在設(shè)備的油路中聚集氣體的上部裝一只集氣盒，當(dāng)氣體在集氣盒達(dá)到一定的氣量時(shí)浮球下降，排氣孔打開(kāi)—?dú)怏w排出—浮球上升—排氣孔關(guān)閉。該裝置利用浮球加杠桿的機(jī)械組合簡(jiǎn)單、可靠。該裝置氣密性經(jīng)過(guò)在2倍的實(shí)際壓差中檢驗(yàn)。

裝置設(shè)有手動(dòng)強(qiáng)制排氣閥，當(dāng)操作人員巡視時(shí)可根據(jù)油面情況利用該閥進(jìn)行手動(dòng)排氣，同時(shí)可由標(biāo)油面高低的變化，確認(rèn)系統(tǒng)的工作情況，當(dāng)操作人員強(qiáng)制排氣時(shí)，須觀察油標(biāo)的油面，以免溢油。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)自動(dòng)排氣裝置的實(shí)際應(yīng)用情況反饋，于2009年10月安裝了該裝置試用的5臺(tái)斷路器，均未有頻繁打壓的情況發(fā)生，階段性的驗(yàn)證取得了預(yù)期的效果。