潘銘

(國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

1 引言

高壓斷路器作為特高壓、超高壓輸變電的關(guān)鍵設(shè)備，主要用來接通和斷開電路，并與保護(hù)裝置、控制裝置配合，限制故障范圍，避免事故影響其他區(qū)域。目前，高壓斷路器多數(shù)采用液壓操作機(jī)構(gòu)，液壓操作機(jī)構(gòu)具有體積小、輸出功率大、動(dòng)作快且可靠等特點(diǎn)。在實(shí)際運(yùn)行中，油泵頻繁打壓給高壓斷路器的動(dòng)作造成了潛在風(fēng)險(xiǎn)，輕則致使高壓六氟化硫(SF6)氣體無法及時(shí)吹熄電弧，造成弧觸頭嚴(yán)重?zé)g，降低斷路器壽命；重則無法正常斷開線路，致使事故擴(kuò)大至其他區(qū)域，會引起更大損失。

2 液壓機(jī)構(gòu)的工作原理

液壓儲機(jī)構(gòu)工作原理:每臺開關(guān)裝有一只液壓儲能筒，操作能量儲存在此儲能筒內(nèi)(N2充填)。液壓儲能筒由一泵管注入油，一根高壓油管連接著操作機(jī)構(gòu)和儲能筒。此液壓儲能筒是一種活塞儲能筒，可自由移動(dòng)的活塞將氮?dú)?N2)與液壓油隔開。液壓儲能筒是預(yù)充了氮?dú)馓峁┑?，活塞在預(yù)充壓力的作用下處于油的一側(cè)液壓缸壁。在開關(guān)投運(yùn)時(shí)，油泵將油打入液壓儲能筒，直至達(dá)到最大運(yùn)行壓力，油將活塞壓往氮?dú)庖粋?cè)，由此提高了氮?dú)庖粋?cè)的壓力。儲能時(shí)用泵將油打入液壓蓄能筒高壓油一側(cè)，預(yù)充氮?dú)獗粔嚎s后，達(dá)到設(shè)定壓力(32MPa以上)時(shí)停止，當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Φ?32MPa以下)時(shí)，油泵接通油重新從油箱打入液壓儲能筒；當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Ω?32MPa以上)時(shí)，通過壓力開關(guān)B1以及連接的繼電器，約在3s之內(nèi)，油泵停止。另外在斷路器打壓到額定值32MPa時(shí)，由于時(shí)間繼電器或者流量開關(guān)控制的供油量因氮?dú)庑孤┮约皽囟扔绊懚鴮?dǎo)致不同，使得相同開關(guān)有不一樣高的壓力值(在31～33MPa波動(dòng))。會造成液壓儲能筒中壓力下降到因素有:操作、內(nèi)部泄漏(在液壓回路中部分存在，即使開關(guān)不操作，油泵系統(tǒng)也會時(shí)時(shí)工作)、環(huán)境溫度下降、氮?dú)庑孤?/p>

3 某變電站220kV西門子3AQ1系列開關(guān)案例分析

3.1 案例經(jīng)過

某變電站主變220kV開關(guān)油泵長時(shí)間打壓不停止并有漏氣聲，隨即拉掉儲能電源，但是開關(guān)液壓機(jī)構(gòu)油壓下降很快，無法維持建壓，現(xiàn)場臨時(shí)安排運(yùn)維人員在油壓力下降到臨界值手動(dòng)合上儲能電源啟動(dòng)油泵打壓，防止出現(xiàn)閉鎖光字，油壓恢復(fù)至35MPa后，手動(dòng)拉開儲能電源，防止長時(shí)間打壓馬達(dá)燒掉，檢查當(dāng)?shù)睾笈_未見“油泵打壓超時(shí)”和“N2泄漏告警”光字亮。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)K15油壓控制時(shí)間繼電器接點(diǎn)黏連，導(dǎo)致油泵持續(xù)打壓。經(jīng)潤滑接點(diǎn)后，油泵恢復(fù)正常打壓。

該220kV開關(guān)油泵長時(shí)間打壓且無異常信號，導(dǎo)致監(jiān)控中心無法監(jiān)控設(shè)備異常情況，人員檢查當(dāng)?shù)睾笈_油泵啟動(dòng)動(dòng)作、復(fù)歸報(bào)文時(shí)間差發(fā)現(xiàn)是否存在超時(shí)情況，無法實(shí)時(shí)掌握油泵是否正常運(yùn)行。如果油泵長時(shí)間打壓，可能會燒壞油泵電動(dòng)機(jī)，同時(shí)開關(guān)液壓機(jī)構(gòu)油壓過高，影響設(shè)備安全運(yùn)行。

3.2 異常原因分析

某變電站OPEN3000和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺內(nèi)＃2主變220kV開關(guān)光字信息，發(fā)現(xiàn)均設(shè)置“開關(guān)油泵打壓超時(shí)”和“開關(guān)N2泄漏告警”光字。檢查＃2主變220kV開關(guān)機(jī)構(gòu)箱，查閱＃2主變3AQ1EG開關(guān)二次電氣原理圖和控制信號圖發(fā)現(xiàn)，＃2主變220kV開關(guān)已配置K81氮?dú)庑孤╅]鎖繼電器和K14氮?dú)庑孤╅]鎖延時(shí)繼電器，但未配置K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器(得電延時(shí)型，出廠設(shè)置延時(shí)3min)；測控裝置設(shè)置N2泄漏告警信號回路但未設(shè)置打壓超時(shí)告警信號回路，如圖1～3所示。

圖1 ＃2主變220kV開關(guān)機(jī)構(gòu)箱

圖2 3AQ1EG開關(guān)二次電氣原理圖(未配置K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器)

圖3 南湖變＃2主變控制信號圖(未設(shè)置打壓超時(shí)告警信號)

配置K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器的油泵控制回路(如圖4所示)，在油壓計(jì)B1低于320bar時(shí)，B1的1-2接點(diǎn)閉合，控制K15油壓控制時(shí)間繼電器(失電延時(shí)型，出廠設(shè)置延時(shí)3～5s)勵(lì)磁，K15的15-18接點(diǎn)速動(dòng)閉合，使K9油泵馬達(dá)控制繼電器和K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器勵(lì)磁，接通油泵馬達(dá)開始打壓。在油壓恢復(fù)后B1的1-2接點(diǎn)打開，K15油壓控制時(shí)間繼電器失磁，3～5s后K15的15-18接點(diǎn)打開，使K9油泵馬達(dá)控制繼電器失磁，切斷油泵馬達(dá)電源，使油泵停止打壓。若油泵馬達(dá)持續(xù)打壓不停，K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器經(jīng)整定延時(shí)(一般為3min)使K9油泵馬達(dá)控制繼電器失磁，切斷油泵馬達(dá)電源，使油泵停止打壓，同時(shí)K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器25-28接點(diǎn)閉合，發(fā)出“打壓超時(shí)”信號。

圖4 3AQ1EE型開關(guān)二次電氣原理圖(配置K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器)

若未油泵控制回路配置K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器(如圖2所示)，在油壓恢復(fù)后，一旦K15油壓控制時(shí)間繼電器15-18接點(diǎn)或者油壓計(jì)B1的1-2接點(diǎn)黏連，會使K9油泵馬達(dá)控制繼電器持續(xù)勵(lì)磁，油壓持續(xù)升高。此時(shí)只能依靠氮?dú)庑孤﹫?bào)警回路發(fā)現(xiàn)打壓超時(shí)，如圖5所示，當(dāng)油壓升高到355bar時(shí)，油壓計(jì)B1的4-6接點(diǎn)使K81氮?dú)庑孤╅]鎖繼電器勵(lì)磁并自保持，同時(shí)K14氮?dú)庑孤╅]鎖延時(shí)繼電器(得電延時(shí)型，出廠設(shè)置延時(shí)3h)勵(lì)磁，在K81的4-6接點(diǎn)斷開后，使K15油壓控制時(shí)間繼電器失磁，且K81氮?dú)庑孤╅]鎖繼電器1-2接點(diǎn)閉合，發(fā)出“N2泄漏”告警。當(dāng)K15油壓控制時(shí)間繼電器15-18接點(diǎn)繼續(xù)黏連且油壓繼續(xù)升高到375bar時(shí)，安全閥動(dòng)作，將油經(jīng)一旁路從液壓系統(tǒng)的高壓一側(cè)導(dǎo)向無壓一次(油箱)。

因此，在未配置K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器的情況下，一旦K15油壓控制時(shí)間繼電器15-18接點(diǎn)存在黏連，無法使K9油泵馬達(dá)控制繼電器失磁，油泵將持續(xù)打壓至N2泄漏告警或者安全閥動(dòng)作。若安全閥未及時(shí)動(dòng)作，將損壞儲壓桶和油泵馬達(dá)，存在極大的安全隱患。＃2主變220kV開關(guān)油泵長時(shí)間打壓并有漏氣聲，可能在K15油壓控制時(shí)間繼電器15-18接點(diǎn)黏連的同時(shí)，氮?dú)庑孤﹫?bào)警回路也存在問題，導(dǎo)致油壓升高至安全閥動(dòng)作且無任何異常光字信息。

圖5 ＃2主變3AQ1EG開關(guān)二次電氣原理圖(氮?dú)庑孤﹫?bào)警回路)

4 相關(guān)措施及建議

結(jié)合停電排查220kV西門子3AQ1EG和3AQ1EE型開關(guān)氮?dú)庑孤﹫?bào)警回路，并增加K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器，完善打壓超時(shí)告警回路，避免無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)油泵長時(shí)間打壓不停的情況。后續(xù)在常規(guī)AIS變電站開展綜合檢修前，核實(shí)220kV西門子3AQ1EG和3AQ1EE型開關(guān)K67打壓超時(shí)延時(shí)繼電器配置情況。如若未配置，納入一站一庫問題管控，及時(shí)整改閉環(huán)。建議自動(dòng)化專業(yè)在編制信息點(diǎn)位表時(shí)需核實(shí)機(jī)構(gòu)實(shí)際具備的告警回路，并要求檢修人員在核對信號時(shí)應(yīng)模擬異常信號的發(fā)生，嚴(yán)禁端子排“點(diǎn)信號”的核對方式，防止設(shè)置實(shí)際無功能的告警光字。

5 結(jié)束語

本次220kV開關(guān)油泵長時(shí)間打壓無異常信號異?，F(xiàn)象，雖得到了及時(shí)妥善的處理，沒有引發(fā)事故，但為整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行埋下了一定的安全隱患。因而除了對該斷路器進(jìn)行節(jié)點(diǎn)更換的防范措施之外，更重要的是進(jìn)一步從設(shè)計(jì)、制造、配置、安裝、施工工藝等環(huán)節(jié)入手，加強(qiáng)相關(guān)反措的全過程管理，避免由于由于各種原因造成斷路器液壓機(jī)構(gòu)長時(shí)間打壓超時(shí)后導(dǎo)致開關(guān)油泵電動(dòng)機(jī)燒毀，同時(shí)開關(guān)液壓機(jī)構(gòu)油壓過高，影響設(shè)備安全運(yùn)行。