王小嶺， 趙偉杰

(中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司 昆明局, 云南 昆明 650217)

0 引言

液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)以其設(shè)計(jì)簡潔、可靠性高、損耗小等諸多優(yōu)點(diǎn)在很多變電站GIS組合電器中廣泛應(yīng)用[1]，隨著特高壓直流的不斷建設(shè)投產(chǎn)，許多換流站交流濾波場也開始采用此種形式的斷路器。

換流站交流濾波器不同于普通GIS組合電器設(shè)備，其斷路器動(dòng)作頻率遠(yuǎn)高于GIS組合電器，所以對斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)的磨損也就更為嚴(yán)重，進(jìn)而發(fā)生機(jī)構(gòu)頻繁打壓的幾率也更高。

1 液壓彈簧機(jī)構(gòu)介紹

1.1 基本原理介紹

目前使用的液壓彈簧機(jī)構(gòu)無論其等級如何，其基本結(jié)構(gòu)大致相同，機(jī)構(gòu)根據(jù)其實(shí)現(xiàn)功能，可分為功能模塊、動(dòng)力模塊、監(jiān)視模塊、控制模塊以及儲(chǔ)能模塊，這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊，減少漏點(diǎn)以便于檢修[2]，其基本結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)

1.2 交流濾波器斷路器介紹

以云南省±800 kV某換流站為例，該換流站共有4大組交流濾波器，共18小組(4A、4B、2C、8D)，每個(gè)大組作為一個(gè)元件接入500 kV交流場中，每個(gè)大組設(shè)獨(dú)立的交流濾波器母線，該母線上分別由分組斷路器和隔離開關(guān)等設(shè)備連接小組濾波器。每小組均提供額定無功160 Mvar，總共可提供的無功功率為2880 Mvar?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)要求通過投切交流濾波器的數(shù)量來改變交流電壓、濾除諧波和提供無功功率[3]。

交流濾波器根據(jù)其型式不同，其投切的頻次也不盡相同，據(jù)統(tǒng)計(jì)該換流站自2013年投運(yùn)以來，交流濾波器投切次數(shù)至少2000次以上，最多高達(dá)3000余次，年平均動(dòng)作次數(shù)在400次左右，最多高達(dá)500次，具體統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 500kV交流濾波場斷路器機(jī)構(gòu)動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1.3 頻繁打壓判據(jù)

該換流站交流濾波器斷路器采用ABB公司HMB- 8型液壓機(jī)構(gòu)，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，并綜合ABB 公司對HMB- 8型液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行維護(hù)要求以及開關(guān)類產(chǎn)品的整體要求：扣除由于斷路器操作引起的機(jī)構(gòu)打壓次數(shù)，斷路器在無操作或操作較少的情況下，HMB- 8型液壓彈簧機(jī)構(gòu)頻繁打壓判據(jù)為24h內(nèi)電機(jī)啟動(dòng)20次以上，綜合考慮每月的平均打壓次數(shù)，若每天打壓平均次數(shù)超過10次，也視為頻繁打壓故障，需要對機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查處理[4]。

1.4 交流濾波器斷路器故障統(tǒng)計(jì)分析

結(jié)合頻繁打壓判據(jù)要求統(tǒng)計(jì)，自2013年正式投運(yùn)以來，出現(xiàn)28臺(tái)次液壓彈簧機(jī)構(gòu)頻繁打壓或嚴(yán)重漏壓故障，解體檢查導(dǎo)致頻繁打壓的原因，其主要是由儲(chǔ)能模塊斯特封出現(xiàn)劃痕造成的內(nèi)漏或缸體開裂，少數(shù)為機(jī)構(gòu)外漏或受環(huán)境溫度影響，具體統(tǒng)計(jì)如表2。

表2 500kV交流濾波場斷路器機(jī)構(gòu)故障信息統(tǒng)計(jì)

2 頻繁打壓原因分析

2.1 機(jī)構(gòu)液壓油外漏

出現(xiàn)機(jī)構(gòu)液壓油外漏導(dǎo)致頻繁打壓一般是由于密封墊圈破損或安裝工藝引起，此類故障極為容易判別，通過觀察即可判斷故障位置[5]，針對性處理即可。

2.2 換向閥故障

分、合閘繼電器換向閥故障導(dǎo)致的頻繁打壓一般會(huì)出現(xiàn)在斷路器在分或合某一位置時(shí)，此類故障可根據(jù)實(shí)際表象進(jìn)行判斷，通過更換換向閥可以得到解決。

2.3 環(huán)境影響

一些地區(qū)晝夜溫差較大，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)內(nèi)油壓不穩(wěn)定，通常表現(xiàn)為溫度較低時(shí)打壓，而溫度回升時(shí)恢復(fù)正常，因設(shè)計(jì)彈簧滿壓至啟動(dòng)油泵的行程為1毫米，部分生產(chǎn)廠家為避免溫度對打壓的影響將此行程增大至2.5毫米，效果明顯改善。

2.4 儲(chǔ)能模塊故障

儲(chǔ)能模塊故障導(dǎo)致的頻繁打壓是最常見的一種內(nèi)漏類型，通常是由于長期磨合后油內(nèi)生的雜質(zhì)引起，油內(nèi)雜質(zhì)游離至儲(chǔ)能模塊斯特封處，隨著斷路器動(dòng)作次數(shù)的增多斯特封與儲(chǔ)能缸內(nèi)部劃傷加劇，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)頻繁打壓，通過對機(jī)構(gòu)定期濾油可適當(dāng)改善，但不能杜絕。

2.5 缸體開裂

缸體開裂造成的頻繁打壓是內(nèi)漏最嚴(yán)重的一種，其基本表相為機(jī)構(gòu)無法報(bào)壓，打壓頻率極高甚至造成建壓失敗，此種故障多為缸體材質(zhì)和內(nèi)部密封工藝引起，出現(xiàn)此類故障只能更換缸體才可以解決。

3 液壓機(jī)構(gòu)頻繁打壓解決思路

根據(jù)以上分析，針對機(jī)構(gòu)液壓油外漏和換向閥故障引起的頻繁打壓可直觀根據(jù)具體故障位置進(jìn)行處理。而環(huán)境溫度影響造成的間歇性頻繁打壓可效仿一些成熟經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)增大彈簧滿壓至啟動(dòng)油泵的行程加以解決。缸體開裂造成的頻繁打壓往往是缸體批次的問題，需要改進(jìn)材質(zhì)及生產(chǎn)工藝。出現(xiàn)頻次最多的儲(chǔ)能模塊磨損造成的頻繁打壓可參考以下方式進(jìn)行解決：

3.1 定期開展機(jī)構(gòu)濾油

因交流濾波器斷路器動(dòng)作次數(shù)多，期間發(fā)生元件相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生雜質(zhì)屬正常現(xiàn)象，所以，定期對液壓油進(jìn)行充分過濾去除油內(nèi)雜質(zhì)十分必要，建議形成規(guī)范定期開展。

3.2 優(yōu)化故障判別處理方式

常規(guī)的儲(chǔ)能模塊故障處理方式為將機(jī)構(gòu)三個(gè)儲(chǔ)能模塊全部進(jìn)行更換，此種作業(yè)方式雖能解決問題，但無疑會(huì)造成材料的浪費(fèi)，且如果儲(chǔ)能模塊未出現(xiàn)明顯密封損壞，在不解體的情況下很難準(zhǔn)確定位具體故障模塊，通過觀察判斷儲(chǔ)能模塊問題準(zhǔn)確性低，采用專用儲(chǔ)能模塊檢測裝置進(jìn)行打壓試驗(yàn)，通過壓力曲線可以確定具體故障模塊，見圖2、圖3，即達(dá)到快速定位故障的目的，又可避免無謂的材料損失。

圖2 儲(chǔ)能模塊正常壓力曲線 圖3 儲(chǔ)能模塊故障壓力曲線

4 結(jié)論

本文系統(tǒng)分析了運(yùn)用于換流站交流濾波器場斷路器液壓機(jī)構(gòu)常見的頻繁打壓故障，并對每種故障的分析處理方式進(jìn)行闡述，針對故障率最高的儲(chǔ)能模塊創(chuàng)新性提出了檢測方法，對于現(xiàn)場分析處理斷路器液壓機(jī)構(gòu)頻繁打壓問題具有重要意義，可為其他換流站提供參考借鑒。