李冠華，丁愛華，魯旭臣

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

LW6－220型SF6斷路器常見故障分析

李冠華，丁愛華，魯旭臣

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

結(jié)合遼寧電網(wǎng)LW6－220型SF6斷路器運行情況，對常見故障進行了分析，指出主要故障原因是由于該型斷路器絕緣拉桿松動，導致斷路器觸頭開距縮小、靜觸指縮短、動觸指閉合圓擴張不能和靜觸指可靠接觸、絕緣拉桿在開合過程中因強度不夠產(chǎn)生松脫等現(xiàn)象，針對上述問題提出了加裝導向裝置、取消信號缸的改進措施，改造后運行結(jié)果證明該方法可靠。

斷路器；絕緣拉桿；導向裝置；信號缸

20世紀90年代生產(chǎn)的LW6－220型斷路器作為我國早期自主研發(fā)的主流SF6斷路器之一，在遼寧電網(wǎng)使用較多。近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷發(fā)展，該型設備故障頻發(fā)，給電網(wǎng)運行帶來較大威脅，主要是受早期設計水平和制造工藝的局限，該型斷路器已無法滿足現(xiàn)有電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的要求。按照國家電網(wǎng)公司資產(chǎn)全壽命周期管理的要求，部分該型斷路器運行時間不足20年，不滿足技改更換條件。因此，如何對該型斷路器進行有效改造，已成為亟需解決的問題。

1 故障類型

1.1 絕緣拉桿連接松脫

近年來，國網(wǎng)系統(tǒng)已發(fā)生多起LW6－220型斷路器絕緣拉桿松脫導致的設備事故。絕緣拉桿連接松脫將導致斷路器開距縮小，增大了動弧觸頭超程，嚴重時靜弧觸頭撞擊到動弧觸頭根部，使動弧觸頭閉合圓擴大，失去引弧功能。當斷路器開斷時，主觸頭發(fā)生嚴重燒蝕，嚴重時可導致斷路器滅弧室發(fā)生爆炸。絕緣拉桿脫出可導致斷路器拒動，后果更加嚴重。

1.2 信號缸漏油

LW6－220型斷路器經(jīng)常發(fā)生信號缸漏油，輔助開關(guān)采用液壓驅(qū)動是國產(chǎn)早期液壓機構(gòu)的通病之一［1］，主要原因是設計結(jié)構(gòu)復雜，對加工工藝、密封選材要求較高。

1.3 單分結(jié)構(gòu)分閘系統(tǒng)

LW6－220型斷路器分閘系統(tǒng)為單分結(jié)構(gòu)，與雙套保護不適應，可靠性低，不能滿足國網(wǎng)公司十八項反措要求，運行中出現(xiàn)過導電回路接觸不良導致拒分故障。

2 故障原因

LW6－220型斷路器絕緣拉桿與接頭通過螺旋彈簧填充Y－150雙組分厭氧膠作為粘接劑連接［2］。該結(jié)構(gòu)彈簧共4圈，鋼絲直徑約4 mm。解體檢查發(fā)現(xiàn)部分接頭、連接彈簧、絕緣拉桿已松脫，連接彈簧1／4的部位已伸長變形（如圖1所示），接頭端口部位有粘膠的痕跡，彈簧及上連桿和絕緣拉桿絲扣部位有輕微的粘膠痕跡，絕緣拉桿端頭破損（如圖2所示）。

圖1 旋出的絕緣拉桿

圖2 旋出的連接彈簧

絕緣拉桿受力情況：液壓機構(gòu)額定壓力為326 kg／cm2，工作缸活塞直徑為46 mm，面積S1＝3.14 ×（4.6／2）×2＝16.6 cm2，工作缸活塞直徑為28 mm，面積S2＝3.14×（2.8／2）×2＝6.15 cm2，分閘受力面積S＝16.6－6.15＝10.45 cm2，F(xiàn)分＝326×（16.5－6.15）×9.8≈34 kN，F(xiàn)合＝326×6.15×9.8≈20 kN，絕緣拉桿的抗拉應力不小于115 kN，極限破壞性試驗拉力為160 kN，由此可見，絕緣拉桿能耐抗液壓系統(tǒng)正常分合閘操作軸向沖擊。但在分閘時高壓分閘液壓油在工作缸側(cè)面噴入，活塞高速運動時產(chǎn)生一個逆向旋轉(zhuǎn)力，使工作缸活塞高速運動時在逆時針力矩作用下旋轉(zhuǎn)。

如果絕緣拉桿填充粘膠不足，粘結(jié)不牢，絕緣拉桿接頭將松脫，嚴重時將完全松脫，導致斷路器斷口單相拒分，造成非全相運行，存在嚴重事故隱患［3］。

在合閘時由于絕緣拉桿接頭在逆時針力作用下旋出，使絕緣拉桿變長，縮小了斷路器的開距，增大了動弧觸頭的超行程，嚴重時靜弧觸頭撞擊到動弧觸頭根部，使動弧觸頭閉合圓擴大，失去弧觸頭的引弧功能。圖3左側(cè)是動、靜弧觸頭正常插入位置，動弧觸頭抱緊力良好，右側(cè)的動弧觸頭閉合圓已打開，靜弧觸頭已插入到根部，動弧觸頭已失去功能。圖4中左側(cè)的靜弧觸頭是良好的，右側(cè)的靜弧觸頭在動弧觸頭撞擊下已變短。

圖3 動、靜弧觸頭抱緊狀態(tài)

圖4 靜弧觸頭在撞擊下變形

分閘時電弧在主導電回路燃燒，使主導電回路電阻增大。嚴重時將導致斷路器爆炸。

3 結(jié)構(gòu)改進

3.1 增加導向裝置

該系列斷路器未改進的液壓機構(gòu)如圖5所示，為消除工作缸活塞在運動中的旋轉(zhuǎn)力，在工作缸活塞桿出口加裝1個導向裝置，用其化解工作缸活塞分、合閘過程產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，保證絕緣拉桿和傳動系統(tǒng)部件不承受旋轉(zhuǎn)力的作用［4］，從而解決了LW6－220斷路器絕緣拉桿松脫的問題。改進后的液壓機構(gòu)如圖6所示，工作缸內(nèi)液壓油通過壓差變化，推動活塞向下運動，活塞帶動活塞桿、傳動連桿及加裝在傳動連桿上的導向體同步向下運動，此時導向桿隨向下的作用力在銷槽中水平向左運動，運動過程中導向桿另一端固定在導軌上，但可以自由轉(zhuǎn)動。該結(jié)構(gòu)對傳動連桿進行了周向定位，使活塞帶來的旋轉(zhuǎn)力不會隨傳動桿向上傳遞到絕緣拉桿，保證絕緣拉桿和傳動系統(tǒng)部件不承受旋轉(zhuǎn)力的作用。

圖5 未改進的液壓機構(gòu)

圖6 改進后的液壓機構(gòu)

3.2 取消信號缸

在斷路器機構(gòu)傳動連桿導向裝置中，取消了液壓機構(gòu)信號缸，輔助開關(guān)由液壓驅(qū)動改為機械傳動，解決了信號缸漏油，不宜檢修的問題。

上述改進措施不僅解決了LW6－220斷路器絕緣拉桿松脫和信號缸漏油的問題，還使斷路器機構(gòu)和本體間可以在不解體的情況下進行分別檢修［5］，并可測量斷路器的行程及接觸行程，方便斷路器進行狀態(tài)檢修，設備優(yōu)化前后如圖7、圖8所示。

圖7 改造前（液壓驅(qū)動）

圖8 改造后（機械傳動）

4 結(jié)束語

將傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動方式優(yōu)化為機械傳動方式，并取消了信號缸，從根本上改進了該型斷路器機構(gòu)的工作方式。并對遼寧乃至東北地區(qū)的LW6－220型斷路器進行了改造，從改造至今，設備未發(fā)生噴口及觸頭燒損、主導電回路電阻增大、工作缸活塞與活塞桿連接松動、機構(gòu)漏油現(xiàn)象，設備運行可靠性顯著提高。觸頭、回路電阻和絕緣拉桿等檢修試驗結(jié)果證明該方法可靠。

［1］于吉波，劉 洋，徐建源，等.換流站交流斷路器重合閘開斷失敗分析［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（8）：7－10.

［2］林其雄.110 kV SF6斷路器爆炸事故分析［J］.高壓電器，2004，46（6）：39－41.

［3］苑 舜，王季梅.真空斷路器合分閘過程中的觸頭振動（理論分析）［J］.東北電力技術(shù)，1994，15（6）：1－5.

［4］張淑芝.HPL245B1型高壓斷路器在云峰發(fā)電廠中的應用［J］.東北電力技術(shù)，2005，26（2）：38－41.

［5］張少軍，孟 忠.LW17－220型SF6斷路器的缺陷分析與改進［J］.華北電力技術(shù)，2000，30（5）：49－51.

Common Fault Analysis of LW6－220 SF6Circuit Breaker

LI Guan?hua，DING Ai?hua，LU Xu?chen
（Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

Based on running conditions of LW6?220 SF6circuit－breaker in Liaoning power grid，common faults is analyzed.The main fault is insulated rod loose of circuit－breaker，rod loose can lead to the reduction of clearance between open contacts，the static button contact shortened，the moving contact with expanded closed circle cannot be reliable contact the fixed contact，the insulation pull rod with insufficient strength become loose in the process of opening and closing.Aimed at above problems，improvement measures of in?stalling guide device and dismantling signal cylinder are proposed，running conditions of renovation testifies to the effectiveness of the method.

Circuit breaker；Insulation pull rod；Guide device；Signal cylinder

TM561.3

A

1004－7913（2016）03－0026－03

李冠華（1983—），男，碩士，工程師，從事變電設備高壓試驗、在線監(jiān)測等相關(guān)課題研究。

2016－01－05）