Ｊ 电力安全技术 第ｌ５卷（２０１３年第１期） ＳＦ６断路器操作机构缺陷分析及处理 秦睿 ，杨 萍 ，屈传宁 ，汪红燕 （１．甘肃省电力，厶＼司电力科学研究院，甘肃兰州 ７３００５０； ２．甘肃省电力公司检修公司，甘肃兰州 ７３００５０） ［摘要］对甘肃电网７５０ｋＶ罐式ＳＦ６断路器操作机构近年来发现的缺陷和故障情况进行了梳 理，针对７５０ｋＶＬＷ５６—８００／Ｙ５０００—５０型罐式ＳＦ 断路器配置的ＨＤＡ一８型氮气储能液压操作机构 在投运前和正常运行中发现的主要缺陷和故障，分析其产生的主要原因，提出了缺陷处理的方法并 制定了相关的防范措施。 ［关键词］断路器；操作机构；缺陷；原因分析；防范措施 国家西电东送战略目标的实施，推动了甘肃 性试验时均出现合闸时间和合闸速度与技术协议要 ７５０ ｋＶ电网的大规模建设和快速发展。目前，甘 求有差异的现象，存在合闸速度较慢、时间较长等 肃省境内７５０ ｋＶ电网已形成了与陕西、青海、宁 问题。测试数据如下。 夏、等省间２４回７５０ ｋＶ线路相联的西北骨干 （１）其中８台断路器技术协议规定的合闸时间 网架，建成的７座７５０ｋＶ变电站全部采用国产设 ≤７０ｍｓ，合闸速度≥４ｍ／ｓ，而出厂试验时合闸 备，其中２座站采用气体绝缘金属封闭开关（ＧＩＳ）， 时间为７７．１ ｍｓ，合闸速度为３．４２ ｍ／ｓ。 剩余５座站选用罐式ＳＦ 断路器。其中，ＬＷ５６ （２）另４台断路器技术协议规定合闸时间 ８００／Ｙ５０００－５０型断路器配置ＨＤＡ一８型氮气储能 为４８～６０ｍｓ，合闸速度为（４．５±０．５）ｍ／ｓ，而 液压操作机构，ＬＷ１３－８００／Ｙ５００ ５０（Ｇ）型断路器 出厂试验时合闸时间为５５～８０ｍｓ，合闸速度为 配置ＣＹ１５型液压操作机构，８００ＰＭ５０—５０Ｔ型断 （３．８±０．４）ｍ／ｓ。 路器配置弹簧操作机构。自投运以来，断路器运行 １．２合闸和分闸状态下油泵频繁起动打压 基本稳定，但操作机构缺陷频现，且主要集中出现 对于不同的操作机构，油泵每天起动的次数 在启动投运前，但也有部分隐患遗留到运行阶段， 也不相同。通常在断路器无操作的情况下，每相机 成为影响电网安全运行的主要因素。 构的油泵每天允许起动１０次（月平均值）。若油泵 起动次数大于ｌ０次，则须对机构加强观察；若起 １ 主要缺陷和故障 动次数每天大于２０次，则须对内部密封进行检查。 对运行的多台断路器操作机构平均每天打压次数的 通过对２个７５０ ｋＶ变电站罐式ＬＷ５６－８００／ 统计结果为十几到几十次，甚至在油压下降未达到 Ｙ５０００－５０型ＳＦ 断路器配置的ＨＤＡ一８型氮气储 油泵启动压力时就发出重合闸闭锁信号，出现频繁 能液压操作机构在投运前和运行中发现的缺陷进行 打压的现象，从而导致电机烧毁。 统计归类分析，发现合闸速度较慢、合闸时间较长、 １．３机构打压模块补压时系统压力不增加 油泵频繁起动、补压时压力不增加、渗漏油和压力 通常，不论液压操作机构在合闸位置还是在 控制组件的动作性能差，是该型断路器操作机构存 分闸位置，储压器都处在常高压状态，以实现断 在的普遍性缺陷。 路器的分、合闸操作。ＨＤＡ一８型储能液压操作 １．１ 合闸时间和合闸速度与技术协议有差异 机构额定操作压力为３７ ＭＰａ，油泵启动压力为 该型Ｓ 断路器配置的ＨＤＡ－８型氮气储能液 （３５±０．５）ＭＰａ，若操作机构压力＜３５ ＭＰａ，则油 压操作机构均为同一厂家生产，在进行出厂机械特 泵需启动补压至３７ ＭＰａ。但在运行中发现有的操 一 一 第１５卷（２０１３年第ｌ期） 电力安全技术 Ｊ 作机构在储能状态下的补压过程中，电机工作正常， 并且圆锥齿轮副的啮合运转也都正常，但系统压力 不增加，从而造成运行中断路器无法实现分闸和合 闸操作。 境温度的影响出现打压频繁现象。 ２．３断路器机构系统压力不增加的原因 （１）注油方式不当或在分、合闸操作过程中产 生一定量的气体混人油泵副的柱塞腔中，当柱塞向 高压系统泵注油时，高压进油口将不会被打开，造 成系统无法补压。 （２）低压油路中油流不畅。现场检查某相断路 器操作机构时发现，由于在出厂或现场安装时的装 １．４结合面部位渗漏油 液压机构控制模块螺堵、储压器螺栓、放油阀、 二级阀、工作缸与储压器连接面等部位渗漏油，不 但会影响到设备的清洁，而且会引起油泵的频繁起 动打压或补压时间过长。此外，若阀体、工作缸与 储压器之间的连接套处大量渗油，会造成失压故障； 液压油进入储压器后，还会使氮气侧压力异常升高， 从而导致临修、误动，影响设备的安全运行。 １．５机构加热器质量和加热效果差 机构箱加热器不能连续工作，经常损坏，加热 及恒温效果不良，会造成机构箱中温度低，导致油 位下降而看不到油位。同时，在低温时，油泵启动 频繁，会造成电机烧毁。 １．６控制组件开关可靠性差 在对压力控制开关的动作压力值调整过程中， 出现了动作值和返回值稳定性差、接点动作后暂未 返回等问题。 ２原因分析 ２．１ 合闸时间和速度与技术协议有差异的原因 加工工艺水平不高，制造质量不良，导致７５０ｋＶ 罐式ＳＦ 断路器合闸速度比技术要求的慢，造成合 闸时间较长，进而可能引发断路器在合闸过程中断 口预击穿时间延长。这一方面对合闸电阻的热容量 提出了更高要求，另一方面还可能造成触头烧损。 ２．２分、合闸状态下油泵频繁起动打压的原因 （１）工艺不良造成二级阀芯与阀座两者配合不 够精确，随着阀芯在阀座内发生转动，导致密封线 封闭不良，造成内漏。 （２）压控开关“油泵启动”与“油泵停止”２ 个压控接点之间行程配合位置过小，受环境温降低 影响，２个接点的动作压差变小，致使油泵补充压 力值过小，在停泵后压力微降即可造成油泵随机启 动。 （３）材料性能差，不稳定，造成储能电机启动 与停止压力开关波纹管出现金属性疲劳，导致油泵 启动与油泵停止压差值过小（３６．５／３７ ＭＰａ），受环 配方式不当，有一段油箱盖密封圈脱落，并随着系 统打压而混入低压通道靠近滤芯处，造成低压油路 油流不畅通，导致运行中机构打压模块补压时系统 压力不增加。 ２．４机构渗漏油的原因 对发生渗漏油的操作机构进行解体检查发现， 存在换向阀处加工工艺孔堵头螺丝复合垫圈损坏、 二级阀阀芯关闭不严以及接触面加工精度不够、放 油阀内部接头卡套制作不良、工作缸与储压器之间 的连接套尼龙挡圈和橡胶密封垫圈破损等缺陷。其 中，挡圈及密封圈产生损伤是由于连接套与连接孔 之间的轴向、径向间隙较大所造成的。由于设计缺 陷造成工作缸与储能器之间的连接套与连接孔之间 的配合公差较大，导致挡圈及密封圈产生损伤，进 而导致工作缸与储压器之间的连接套密封不良。 ２．５机构加热器质量和加热效果差的原因 由于国产设备首次设计使用大功率断路器操作 机构，对低温、昼夜温差大等环境因素的影响考虑 不足，设计时将操作机构温控器放置在机构箱内部 （设置于汇控柜内），导致加热器在低温下不能及时 启动。此外，机构箱加热器的设计功率不足，不能 连续工作，致使加热及恒温效果差，造成机构箱中 温度低，导致油位下降看不到油位。 ２．６控制组件开关可靠性差的原因 由于压力组件行程开关本身的接点动作行程很 小，压力开关的动作性能受环境温度和其动作稳定 性的影响较大，因此，需要进行多次现场调校。同 时，由于油泵启动值与重合闸闭锁值之间的压力动 作间隔较小，调校不到位时容易出现压力降低后先 重合闸闭锁动作，后油泵启动的不正常顺序。 ３处理方法 针对该型ＳＦ 断路器ＨＤＡ一８型氮气储能液压 一 一 Ｊ 电力安全技术 第ｌ５卷（２０１３年第ｌ期） 操作机构暴露的主要故障和缺陷原因，采取了以下 未发现渗漏油现象。 的处理方法。 （７）采用进口温控器安装于机构箱内，保证温 （１）对于合闸速度较技术要求陧、合闸时间较 控器及加热器在同工况下工作。更换长时工作制的 长等问题，因该断路器已成型，故结构无法更改， 电加热器，确保在设定温度下准确地启动与切除。 此２项参数很难改变。已要求制造厂家对该产品进 在操作机构箱外壳加装防寒保温罩套，以达到在冬 行相应试验，一方面确定合闸时间延长对合闸电阻 季减少机构箱中热量散失、夏季防止烈日照射的目 的影响程度，另一方面掌握触头的烧损情况，以保 的，确保机构油位正常、压控开关在较正常的环境 证设备安全可靠地运行。 中工作，以消除机构箱加热器加热效果及恒温效果 （２）制造厂已将所有同类型的二级阀杆及控制 不良的缺陷。 阀体（成套装配）更换为质量等级更高的产品，并 （８）现场检修时，对压力组件行程开关动作性 进行调试及机械特性试验，消除了二级阀芯与阀座 能和关键接点动作值进行了反复检查校核，对于通 的密封线封闭不严、油泵频繁起动打压的缺陷。 过多次调校仍效果不佳的压力组件，采取整体更换 （３）调整压力开关“油泵启动”与“油泵停止” 的方法，彻底消除液压系统压力控制组件开关动作 动作接点之间的压差值，对液压机构压力开关定值 不可靠的缺陷。 除了按要求进行调整外，还应满足： ①保证补压停泵压力回稳后大于起泵压力 ４防范措施 １．５ ＭＰａ； ②保证起泵压力大于３５ ＭＰａ，起泵压力与重 （１）建立业主、监造、制造厂沟通协调机制， 合闸警报之间的差值为０．５ ＭＰａ； 促使制造厂家针对运行单位反映的设备质量问题， ③各闭锁点与报警点之间的差值大于 从产品设计、材料质量控制、制造工艺及出厂试验 ０．３ＭＰａ； 等关键环节加强对产品质量的管控，提升设备设计、 ④减少油泵频繁起动打压。 制造工艺和售后服务水平。 （４）通过增大加热器功率及加装防寒被、确保 （２）‘以各设备制造厂商为主，对各自已运行的 在冬天机构内部温度保持在０℃以上，以解决由于 设备开展一次全面的安全质量评估工作，对存在质 机构温度下降造成２个接点的动作压差变小的问 量问题的设备，由制造厂商提出完善化方案，结合 题。针对储能电机启动与停止压力开关波纹管出现 设备大修、技改方案予以整改。 金属性疲劳的情况，采取更换压控开关，重新调整 （３）建立供应商、监造方质量追溯制度，将主 各动作接点的压力值，消除油泵启动与停止压差值 设备制造过程中反映出的问题记录在案，必要时追 过小的缺陷，降低合闸和分闸状态下油泵频繁起动 究厂家和监造方责任。 打压的次数等措施加以改善。 （４）运行单位要深度介入工程设计、建设施工 （５）采用抽真空注油方式更换液压油，在现场 等环节。对照设备合同技术规范及监造大纲要求， 传动操作后直至带电前，将系统压力降到零压状态， 认真审核设备主要原材料、关键组部件选型，开展 并使高压放油阀处于打开位置，启动打压模块，持 材料及组部件质量抽检，重点加强设备制造关键材 续大约５ ｍｉｎ。将由于机构分、合闸操作而混入低 料、关键工艺和关键试验过程的监督力度，有针对 压油腔中以及柱塞腔中的气体充分排出，以消除断 性地开展抽检工作。 路器在运行中操作机构打压模块补压时系统压力不 （５）加强设备现场安装工艺控制，保证设备安 增加的缺陷。 装环境条件，严格执行安装程序和工艺要求，切实 （６）将连接套的材质由不锈钢更换为经热处理 把好设备现场安装质量关。 后的优质钢材料，并在满足油流通路面积的前提下 （６）严把验收质量关，严格执行交接试验规程 增加新连接套的壁厚，以增加连接强度。同时，重 和验收规范，确保验收项目齐全、试验方法及结果 新优化设计连接套与连接孔之间的轴向、径向金属 符合标准，在投产前有效化解大部分设备的质量安 间隙，并对各结合面复合垫圈进行了更换，至今再 全风险，确保设备“零缺陷”移交生产运行。 一９一 第ｌ５卷（２０１３年第１期） 电力安全技术 Ｊ 新建火电机组电气二次回路缺陷预控 何敏强 （华能段寨煤电有限公司，陕西西安７１００７５） 火电机组在投运初期缺陷较多，大部分缺陷 设计和设备选型问题造成的缺陷占５４％，设备质量 可通过调试、试运行发现并予以消除，但电气二次 问题造成的缺陷占２７％，工程质量问题造成的缺 回路的部分缺陷往往需要长时间的运行才能显现出 陷占１９％。 来。这些缺陷轻则影响设备的正常运行，重则可能 ２．１设计和设备选型 造成人身伤害或设备损坏，甚至可能危及电网的安 设计问题主要表现在盲目套用典型设计方案或 全运行。以某６６０ Ｍｗ机组投产初期出现的电气二 供货厂家说明、图纸，在电气二次回路中存在原则 次回路缺陷为例，分析了缺陷的主要原因，重点介 性错误；其次是设计人员缺乏现场实践经验，对产 绍了新建火电机组电气二次回路缺陷的预控措施。 品的性能特点掌握不够，盲目使用产品的附加功能， 造成设备控制环节多、回路接线繁杂，甚至出现寄 １ 缺陷实例 生回路。 设备选型问题主要表现在未按照设计方案选择 新投产机组电气二次回路缺陷主要表现为：设 设备或者未根据设备性能制定设计方案，致使所选 备不能按设计要求启动或停止，自动控制装置失灵， 择设备的性能与设计方案不符，投产后达不到设计 继电保护装置误动（或拒动），测量装置显示异常等。 要求；部分设备未调研、考察而仅凭厂家产品说明 某６６０ ＭＷ机组在投产前、后的１年时间内共发 选定，实际运行功能较差且冗余度小，不能满足设 现重大缺陷９次，其中５次造成了机组跳闸事故（见 计要求。 表１）。 ２．２设备质量 分析表１中的缺陷发现，其共同特点是均隐藏 目前，市场上大量的引进设备与小作坊设备相 在电气二次回路中，而且均造成了机组跳闸事故。 互混杂，电气二次回路设备质量问题较为突出，主 因此，有必要对新建火电机组电气二次回路的缺陷 要表现在： 进行分析、总结。 （１）设备元器件筛选走过场，整机性能差，抗 干扰能力差，运行很不稳定； ２缺陷主要原因 （２）设备制造工艺落后，虚焊、断线、接触不 良现象较多； 据统计，该机组投运１年内电气专业共处理缺 （３）设备技术落后，功能少，不能发挥预期作用； 陷１２５项（不包括重复性缺陷），其中８２项属基建 （４）设备说明等资料不详细，给设计、使用和 遗留缺陷，占总缺陷的６，５．６％。进一步分析得知， 维护造成困难。 释稚赫替赫辩静镣 稚稚替稚赫稚赫赫 稚蜷培替稚辩稚辨稚谁蜷牾赫辨臻臻稚浆辨嚣辨稚蜷稚牿替赫臻臻臻稚稚稚辨辨锩辨嚣替鼯辨貅特稚赫稚瓣瓣谁瓣辨稚辨稚稚转蝽辩辨辨辨辩稚瓣稚特特 稚糖精稚雄辨 参考文献： 器故障的分析和治理ＩＪ１．高压电器，２０１０，４６（７）． １刘振亚．特高压电网［Ｍ】．北京：中国经济出版社， ４王季梅．论开发７５０ｋＶ超高压真空断路器的必要性［Ｊ１． ２００５． 电力设备，２００４，５（９）． ２崔景春，袁，杜彦明．ｓＦ 断路器操动机构的运行 ５闫群民，马永翔，王宏涛．８００ｋＶ罐式ｓ 断路器操动 可靠性和选型探讨ｆＪ１．高压电器，２００１，３７（２）． 机构频繁打压现象分析【Ｊ１．２０１ １，４７（２）． ３段 剑，张立群，甄 利，李 强．一起５００ ｋＶ断路 （收稿日期：２０１２—０８—２８） 一９一
