張曉華

【摘要】六氟化硫斷路器作為水電廠主要保護(hù)和控制元件，其動作可靠性極為重要。斷路器的分合閘操作是通過操作機(jī)構(gòu)來完成操作，其工作性能和品質(zhì)優(yōu)劣對斷路器的工作性能和可靠性都有很大影響，因此可以說斷路器的開斷性能取決于斷路器的操動機(jī)構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】斷路器；操作機(jī)構(gòu)；改造

1、前言

桃林口水電廠GIS室設(shè)備自1997年發(fā)電至今已經(jīng)運(yùn)行18年，為電廠的安全運(yùn)行做出了重要的支持。但在長期的開斷操作中，已經(jīng)不能滿足安全高效發(fā)電的要求，故對其主要設(shè)備LW6-110型六氟化硫斷路器液壓操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，更換為LW36-126型自能式六氟化硫斷路器。

2、原斷路器及操作機(jī)構(gòu)優(yōu)劣以及運(yùn)行中常見問題

2.1 原斷路器操作機(jī)構(gòu)的優(yōu)劣

原液壓操作機(jī)構(gòu)體積小，操作力大，需要控制的能量小，動作快，操作平穩(wěn)無噪聲。液壓操作機(jī)構(gòu)的工作壓力高，操作力易獲得并且控制比較方便，不需要直流電源，暫時失電仍可多次操作，油同時還可以起到潤滑劑保護(hù)的作用，容易實(shí)現(xiàn)自動控制和各種保護(hù)，特別適用于我站110Kv高壓斷路器，在我站17年安全運(yùn)行中，起到了至關(guān)重要的作用。

2.2 原斷路器操作機(jī)構(gòu)運(yùn)行中常見的問題

電站運(yùn)行至今18年按需發(fā)電，特別是經(jīng)歷了2012年高水頭連續(xù)發(fā)電，斷路器常分常合，機(jī)械部件疲勞，開始不斷出現(xiàn)各種故障。液壓機(jī)構(gòu)打壓頻繁，經(jīng)常漏油，閥體及儲壓桶損壞等。氣室壓力降低、電壓互感器已經(jīng)發(fā)生故障。隔離開關(guān)對地短路過。二次保護(hù)嚴(yán)重缺陷、斷路器、行程、同期不達(dá)標(biāo)、回路電阻過大、絕緣老化，以上的缺陷隱患嚴(yán)重影響GIS的安全運(yùn)行，急需對其進(jìn)行大修。

3、改造后的斷路器

3.1 斷路器的簡介

LW36-126型自能式高壓六氟化硫斷路器及其所配彈簧操動結(jié)構(gòu)具有技術(shù)參數(shù)高，操作功能齊全，維修簡便，使用壽命長，可以連續(xù)運(yùn)行20年，機(jī)械操作次數(shù)大于6000次，安全可靠以及機(jī)構(gòu)和操作原理簡單等特點(diǎn)，適用于交流30Hz，126Kv電力系統(tǒng)中，尤其適用于開斷重要負(fù)荷的場所，作為發(fā)電廠的控制或保護(hù)開關(guān)，也可作為聯(lián)絡(luò)斷路器，為電力系統(tǒng)的控制和保護(hù)之用。

3.2 斷路器機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

LW36-126型自能式高壓六氟化硫斷路器的三個相柱安裝在一個共同的機(jī)座上，三個相柱的氣室由閥門與管路連通，氣室中六氟化硫氣體的密度由密度繼電器檢測并顯示。斷路器配用彈簧操動機(jī)構(gòu)，彈簧操動機(jī)構(gòu)及電氣控制部分共用一個箱體，該箱體固定在機(jī)座的B相斷路器下部或側(cè)面，彈簧操動機(jī)構(gòu)的輸出部分連接至B相斷路器的拐臂箱，并通過連桿與A相、C相斷路器的拐臂箱連接進(jìn)行分、合閘操作。斷路器共有A、B、C三個相柱，除B相柱的拐臂箱連接的拐臂為雙拐臂外，斷路器的三相柱都是相同的。

3.3 斷路器的滅弧原理

滅弧室在大電流階段采用自能吹弧原理，當(dāng)斷路器接到到分閘指令后，彈簧操動機(jī)構(gòu)的分閘連桿拉動B相拐臂箱的雙拐臂，并通過相間連桿與A相和C相拐臂相連，帶動三相斷路器作分閘運(yùn)動。

分閘操作的第一步是由觸指和熱膨脹氣缸組成的主觸頭分開，此時，靜弧觸頭和動弧觸頭仍處于閉合狀態(tài)，因此電流轉(zhuǎn)移到弧觸頭上。在隨后的分閘操作過程中，弧觸頭打開形成電弧。在開斷大的短路電流時，滅弧室中靜弧觸頭周圍的六氟化硫氣體被電弧的能量加熱，從而使熱膨脹室中的氣體壓力升高，在電流零點(diǎn)附近，熱膨脹氣室中的氣體吹向噴口，熄滅電弧。在開斷小電流時，只靠熱膨脹氣缸向下運(yùn)動壓縮它和回氣閥之間的六氟化硫氣體，經(jīng)過單向閥進(jìn)入熱膨脹室，再經(jīng)過動弧觸頭和噴口的間隙，進(jìn)行吹弧就可以達(dá)到熄滅電弧的目的。

4、彈簧操動機(jī)構(gòu)

4.1 合閘彈簧儲能

儲能電機(jī)帶動大齒輪轉(zhuǎn)動，大齒輪上的儲能驅(qū)動棘爪推動儲能軸上固定的偏心輪且使它轉(zhuǎn)到上部死點(diǎn)位置。當(dāng)儲能軸繼續(xù)轉(zhuǎn)過死點(diǎn)位置時，由于合閘彈簧部分釋放的能量使儲能軸的轉(zhuǎn)動比棘爪的推動更快，因此儲能軸上的偏心輪與棘爪脫開，并且儲能軸上的凸輪被儲能保持掣子擋住，儲能軸停止轉(zhuǎn)動.儲能軸停在過上死點(diǎn)的100位置之前，固定于機(jī)構(gòu)箱上的儲能限位板使棘爪與儲能軸上的偏心輪脫離嚙合，因而儲能軸和大齒輪分離，電動機(jī)在儲能軸過上死點(diǎn)位置后自動切斷電源并帶著齒輪一道減速停轉(zhuǎn)。合閘彈簧儲能完畢。

4.2 合閘操作

合閘電磁鐵啟動，使合閘半軸順時針轉(zhuǎn)動，儲能保持扇形板與儲能保持掣子一起被釋放，使得儲能軸在合閘彈簧的作用下順時針轉(zhuǎn)動。

儲能軸上的拐臂被合閘拉桿由儲能保持位置拉到下死點(diǎn)位置，帶動儲能軸和其上的凸輪一起轉(zhuǎn)動，其中的大凸輪在合閘過程中推動輸出拐臂上的棍子，使輸出拐臂逆時針轉(zhuǎn)動，并且通過機(jī)構(gòu)連桿使斷路器完成合閘操作。

在合閘過程的最后，合閘緩沖器上的滾子沿儲能軸上的小凸輪運(yùn)動，減少合閘彈簧的剩余能量。隨后，滾子躍限在小凸輪的后面，以防止儲能軸倒轉(zhuǎn)。

4.3 分閘操作

分閘電磁鐵的啟動通過分閘半軸和分閘扇形板使合閘保持掣子與輸出拐臂上的合閘驅(qū)動塊脫開。分閘彈簧通過分閘拉桿帶動輸出拐臂運(yùn)動到分閘位置。同時滅弧室中的觸頭由機(jī)構(gòu)輸出連桿帶著運(yùn)動到分閘位置。最后分閘運(yùn)動的動能被分閘緩沖器吸收。分閘緩沖器同時起到了制動裝置的作用。

5、彈簧操動機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中存在的問題

2015年10月在一次發(fā)電合閘過程中，斷路器不能完成合閘操作，遠(yuǎn)方、現(xiàn)地分合閘操作均無動作。檢查二次回路及相關(guān)設(shè)備均無故障，最后判斷斷路器本身未能完成操作.打開外箱體，發(fā)現(xiàn)儲能顯示完成，但是儲能軸與已儲能的合閘彈簧卡在了死點(diǎn)位置（1800位置）。

在合閘操作發(fā)生的時候，儲能軸與已儲能的合閘彈簧在過死點(diǎn)約100位置被扣住，合閘電磁鐵的重復(fù)啟動由機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖裝置防止的。分閘彈簧通過分閘拉桿儲能。合閘驅(qū)動塊沿著合閘掣子上的滾子運(yùn)動。在此運(yùn)動曲線的末端，合閘驅(qū)動塊會滑落在合閘掣子的滾子后面，并被滾子擋住不能倒轉(zhuǎn)，從而完成了分閘簧的儲能。

在這次大修中，電站根據(jù)自身情況，更換了101斷路器，及其主變斷路器的彈簧結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的氣路系統(tǒng)，二次系統(tǒng)進(jìn)行了改造，解除了GIS室在運(yùn)行過程中存在的安全隱患，為電廠的安全運(yùn)行提供了保障。