賀 政,張新生(.國網甘肅省電力公司慶陽供電公司,甘肅 慶陽 745000;.國網甘肅省電力公司臨洮縣供電公司,甘肅 定西 730500)
一起LW36-126型SF6斷路器拒分故障分析處理
賀 政1,張新生2
(1.國網甘肅省電力公司慶陽供電公司,甘肅 慶陽 745000;2.國網甘肅省電力公司臨洮縣供電公司,甘肅 定西 730500)
高壓斷路器在電網安全、穩(wěn)定運行中起著極為重要的作用。介紹了一起LW36-126 型SF6斷路器拒分故障的發(fā)生過程及其表現;論述了故障的危害,分析了故障原因,并進行了相應處理;最后提出了防范措施,確保斷路器可靠動作。
高壓斷路器;拒分故障;機械特性;彈簧機構
高壓斷路器作為電網中的重要一次設備,在電網安全穩(wěn)定運行中起著極為重要的作用。分合閘的可靠性、動作特性是高壓斷路器的重要指標。在高壓設備運行管理要求及試驗規(guī)程中,明確要求斷路器必須進行分合閘動作的機械特性測試、分析,作為判斷斷路器運行狀態(tài)的重要指標。
下面介紹一起高壓斷路器典型拒分故障的發(fā)現、分析及其處理過程,并對同類設備的檢測、改造提出解決思路和方法。
2015-04-09,某供電公司檢修人員進行斷路器機械特性試驗。首先,斷開該斷路器控制及儲能電源開關,此時斷路器處于操作機構已儲能、斷路器分閘狀態(tài)。試驗時,發(fā)現1臺110 kV斷路器合閘時間明顯超標;分閘時,分閘線圈不動作,分閘失敗。
故障斷路器型號為LW36-126/T3150-40,采用彈簧儲能機構, 2003年11月出廠,2003年12月投運。故障發(fā)生后,對斷路器機械特性進行了測試,數據如表1所示。
機械特性測試分閘失敗后,隨即對該斷路器操作機構進行檢查,并采用手動方式分閘操作(手動擊打分閘脫扣器),同樣失敗,斷路器不能分閘。
表1 第1次機械特性測試數據 ms
此時,斷路器處于操作機構未儲能、斷路器合閘狀態(tài),且電動、手動分閘均不成功。隨后,工作人員采用手動儲能的方法對該斷路器進行儲能。在儲能過程中,斷路器再次合閘動作;動作后,可以實現分閘操作。為準確判斷故障,之后又進行了多次合、分閘操作試驗,再次出現電動、手動操作都不成功的現象,且概率占到70 %左右。故障現象均為合閘可以操作,分閘不成功;當再次儲能時,斷路器第2次合閘,之后可以分閘。
通過上述故障表現及多次操作驗證,初步判斷為斷路器合閘過程中,第1次合閘不到位,導致分閘失敗;在隨后的儲能過程中第2次合閘,方可合閘到位,具備分閘條件。
目前,電網采用的彈簧操作機構的SF6斷路器,均為合閘后儲能電機啟動,為下一次合閘做能量準備。此類故障的存在,會帶來以下嚴重后果。
(1) 合閘時間過長,會造成剛合速度降低,導致觸頭出現“熔焊”現象,加速斷路器老化;并會造成斷路器預擊穿時間過長,滅弧室內部壓力增大,影響斷路器密封及絕緣性能。
(2) 斷路器合閘后,第1次合閘不到位,導致分閘失敗,在隨后的儲能過程中第2次合閘,方可合閘到位,具備分閘條件。在運行中,這種情況會導致嚴重后果。根據斷路器運行狀態(tài)不同,有以下2種情況。
① 斷路器從停止運行轉運行過程中,當斷路器合閘至故障線路時,在保護裝置動作出口的情況下,斷路器需要立即分閘。但是,由于斷路器未合閘到位,不能執(zhí)行分閘操作而拒分閘,將造成越級跳閘。
② 斷路器正常(合閘到位)運行時,如線路發(fā)生故障,斷路器可正確跳閘。但110 kV線路均投入線路重合閘保護,在保護裝置的作用下,斷路器重合閘動作。如果斷路器重合但未合到位,且又合于永久故障線路,則又會重現上述第1種事故后果(拒分、越級跳閘)。
以上2種事故,均會導致越級跳閘,擴大事故停電范圍,嚴重的還會引起斷路器爆炸。
(3) 斷路器2次合閘,會影響機構部件的強度,加劇斷路器的震動,加速斷路器的機械老化,縮短其使用壽命。
故障發(fā)現后,對斷路器操作機構各部件進行檢查、維護。通過多次操作試驗、分析,得出斷路器狀態(tài)如下:
(1) 在多次操作中,動作成功概率僅為30 %左右。因有動作成功的情況,再結合機構部件的檢查結果,判斷斷路器機構部件未損壞,各部位的機械尺寸、聯接情況完好;
(2) 在斷路器第2次合閘后,電動、手動分閘操作均能執(zhí)行并操作成功,判斷分閘回路、脫扣部分完好;
(3) 斷路器出現第2次合閘現象,證明在第1次的合閘過程中,操作機構已正確動作,但儲能后又自行再次合閘,說明故障為合閘彈簧釋放部分未復位,而在儲能中再次釋放,故障點應為機械保持部分;
(4) 在機械特性測試中,雖然合閘時間超標,但合閘動作依然成功,能夠采集到動、靜觸頭接觸的信號,而分閘操作不成功,分閘回路也沒有接通,根據彈簧機構斷路器工作原理,說明故障存在于合閘過程中,且為機械故障。
綜合上述試驗結果及原因分析,判斷該故障原因為:斷路器經多年運行后,合閘儲能彈簧出現老化現象,合閘動力不足,導致合閘時間延長,同時出現第1次合閘不到位從而引起不能分閘;而合閘釋放部分由于合閘不到位,機械部分不能準確恢復,故在儲能過程中發(fā)生第2次合閘。斷路器經過2次合閘沖擊合閘到位,具備了分閘條件。
在該類斷路器合閘儲能彈簧良好工況下,其彈簧出力應為4 500±200 N;依據生產廠家經驗,出現上述故障時,彈簧出力會降至3 500 N左右??赏ㄟ^增加儲能彈簧預壓縮量,提前壓緊彈簧,以在斷路器操作機構動作行程不變的情況下增加彈簧出力,滿足操作要求。
在現場立即對該斷路器采取了如下處理措施:
(1) 對斷路器進行分合閘操作,釋放能量,使斷路器處于分閘、未儲能狀態(tài);
(2) 用千斤頂輕微壓縮儲能彈簧,脫開操作機構彈簧連桿;
(3) 依據斷路器調校經驗,在彈簧與其端蓋間加入厚度為3 mm的墊片,以增大彈簧的預壓縮量,從而提高儲能力量,增大合閘動力,使其出力滿足4 500±200 N的標準,達到出廠調校標準;
(4) 用相反的流程恢復彈簧,并進行試操作。
處理結束后,首先對該斷路器進行手動儲能、合閘、分閘操作,各項操作均能正確動作;隨后進行電動儲能、合閘、分閘操作,動作成功。手、電動操作完成后,模擬了線路故障跳閘、重合閘、重合閘后跳閘操作,在保護裝置正確動作后,斷路器均能準確響應,斷路器故障被成功消除。
再次進行機械特性測試,測試結果如表2所示。通過測試結果可以看出,斷路器動作時間符合出廠標準,可以繼續(xù)投入運行。
表2 處理后機械特性測試數據 ms
(1) 要重視斷路器機械特性測試。發(fā)現動作時間超標或延長,必須認真分析原因,并加以處理。
(2) 對運行多年的彈簧操作機構的斷路器,應該檢查其各部件的老化、磨損程度,必要時應進行大修或更換。
(3) 對出現拒動的斷路器,必須找到故障的根本原因,不能簡單地更換部件。故障處理后應多次操作來驗證處理結果,確保設備不帶病運行。
(4) 對偶爾出現的故障必須模擬當時的設備狀態(tài),反復試驗,直至找到根本原因并進行徹底處理,確保設備完好。
2015-06-27;
2015-09-18。
賀 政(1976-),男,高級技師,主要從事變電設備檢修、維護工作,email:1147293224@qq.com。
張新生(1971-),男,高級技師,主要從事變電設備檢修、維護工作。