從變電運行角度分析斷路器氣動機構(gòu)異常

王 強

（臨汾供電分公司，山西 臨汾 041000）

臨汾500 kV變電站于2001年12月20日投運，220 kV斷路器采用的是西安高壓開關廠生產(chǎn)的LW15-252型SF6斷路器，該斷路器配置的操作機構(gòu)為氣動操作機構(gòu)，該型號斷路器運行至今發(fā)生過多起異常，但都因處理及時，未造成嚴重后果。

1 斷路器氣動機構(gòu)原理及結(jié)構(gòu)

1.1 結(jié)構(gòu)

斷路器氣動機構(gòu)由空壓機、壓縮空氣管、壓縮空氣罐、空氣壓力開關、空氣壓力表、安全閥以及排氣管、逆止閥、排水閥等組成，依靠壓縮空氣罐內(nèi)額定氣壓為1.5 MPa的壓縮空氣來實現(xiàn)分閘操作。三相斷路器的壓縮空氣罐用φ22銅管連通，以維持壓力一致，壓縮空氣由B相操作機構(gòu)內(nèi)的空壓機提供。

1.2 原理

空壓機經(jīng)逆止閥向B相壓縮空氣罐內(nèi)打入高壓空氣，該高壓空氣經(jīng)不同的壓縮空氣管進入空氣壓力開關、空氣壓力表以及安全閥中進行控制、測量和保護，同時也進入了A、C相壓縮空氣罐。逆止閥為單向閥，可阻止壓縮空氣罐內(nèi)的高壓空氣返回空壓機內(nèi)?？諌簷C長時間反復運行，會在壓縮空氣罐內(nèi)積存一些水分，應定期通過排水閥排水?？諝鈮毫﹂_關是空壓機的運行控制開關，當空氣壓力降至1.45 MPa時，其自行啟動空壓機，并發(fā)出“XXX斷路器空壓機運轉(zhuǎn)”光字信號；當空氣壓力增至1.55 MPa時，其自行停止空壓機，“XXX斷路器空壓機運轉(zhuǎn)”光字信號復歸；當空氣壓力降至1.43 MPa時，閉鎖重合閘；當空氣壓力降至1.2 MPa時，閉鎖分合閘。

2 斷路器氣動機構(gòu)異?，F(xiàn)象

臨汾供電分公司目前運行的10座220 kV及以上變電站中，220 kV氣動機構(gòu)斷路器共有28臺,占220 kV斷路器總臺數(shù)的37.33%；臨汾500 kV變電站有13臺，占氣動機構(gòu)斷路器總臺數(shù)的46.43%。自2001年12月21日投產(chǎn)以來，發(fā)生過多次異常現(xiàn)象，統(tǒng)計如下：①排水閥內(nèi)有雜質(zhì)關閉不嚴，導致壓縮空氣罐漏氣；②逆止閥損壞關閉不嚴，導致壓縮空氣通過排氣管漏氣；③空氣壓力表連接管沙眼漏氣；④空氣壓力表芯漏氣；⑤三相斷路器的壓縮空氣罐連通銅管接頭漏氣；⑥空壓機內(nèi)部曲軸螺絲斷裂，曲軸破裂；⑦電磁閥損壞，導致空氣壓力建立不起來；⑧冬季排氣管內(nèi)水結(jié)冰堵塞，空壓機打壓結(jié)束后不能正常瀉壓，導致空氣壓力降為1.2 MPa，而空壓機不能正常啟動；⑨空壓機熱耦動作；⑩空壓機電源接線脫落，導致缺相不能啟動。

3 從運行角度分析斷路器氣動機構(gòu)異常

斷路器氣動機構(gòu)隨時都有可能出現(xiàn)異常，如何及時發(fā)現(xiàn)問題，準確判斷，是進行斷路器異常處理的關鍵。異常發(fā)生不會有固定時間，依靠運行人員每天4次設備巡視發(fā)現(xiàn)異常是不實際的。所以，分析空壓機啟動規(guī)律是判斷斷路器氣動機構(gòu)異常的主要方法，主要分為3種情況：一是空壓機啟動頻繁；二是空壓機啟動后不能自動停止；三是空氣壓力降低而空壓機不能啟動。

3.1 空壓機啟動頻繁

空壓機正常時1.45 MPa啟動，1.55 MPa停泵，每天啟動1~2次為正常，超過2次為啟動頻繁。

空壓機啟動頻繁的原因主要有兩方面：一是空氣開關啟泵值較高。由于啟泵值較高，就會使空壓機啟動次數(shù)增多。但斷路器在投入運行前均對空氣開關壓力值進行過校驗，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的機率很小。二是壓縮空氣系統(tǒng)輕微漏氣。這是空壓機啟動頻繁的主要原因，異?，F(xiàn)象中的①、②、③、④均為漏氣現(xiàn)象，當漏氣輕微時，由于空壓機每隔一段時間就會打一次壓，運行人員應根據(jù)“XXX斷路器空壓機運轉(zhuǎn)”光字信號啟動次數(shù)來判斷是否打壓頻繁，如每天啟動次數(shù)超過2次，則應到現(xiàn)場對斷路器壓縮空氣系統(tǒng)進行詳細檢查，用“聽、摸、測”的方法查找漏氣地點并上報工區(qū)。

實際運行當中，最難發(fā)現(xiàn)的漏氣現(xiàn)象是空氣壓力表芯漏氣，臨汾站2號主變202斷路器2005年7月份投運，每天空壓機啟動4~6次，判斷為壓縮空氣回路漏氣，運行人員到現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)有漏氣點，檢修人員逐個接頭刷肥皂水也均未發(fā)現(xiàn)漏氣地點，一直到2007年5月，2號主變及三側(cè)斷路器檢修，檢修人員檢修過程中耳朵無意接近空氣壓力表時，才聽到表芯內(nèi)有輕微的漏氣聲音，由于平常主變運行，風扇聲音較大，蓋住了漏氣聲音，所以難以發(fā)現(xiàn)。

3.2 空壓機啟動后不能自動停止

空壓機空壓機從1.45 MPa啟動到1.55 MPa停泵，一般為1~2 min，超過2 min時應到現(xiàn)場進行檢查?？諌簷C啟動后不能自動停止的原因主要有兩種：一是壓縮空氣系統(tǒng)漏氣，漏氣量大于或等于空壓機補氣量。如異?，F(xiàn)象中的⑤、⑦。這種情況在現(xiàn)場均會聽到明顯的漏氣聲音；二是空壓機本身故障，無法建立壓力。由于空壓機啟動后無法使壓縮空氣罐內(nèi)壓力升至1.55 MPa，因此不會自動停止打壓。此種情況可根據(jù)空壓機轉(zhuǎn)動聲音、啟動時間與空氣壓力表計指示進行綜合判斷。2008年5月13日，2號主變220 kV側(cè)202斷路器空壓機啟動后不停止，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)空氣壓力為1.5 MPa,空壓機內(nèi)部有異常聲音,立即斷開空壓機電源,經(jīng)檢修人員打開后檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)部曲軸螺絲斷裂，曲軸破裂。

3.3 空氣壓力降低而空壓機不能啟動

2002年12月，汾鄭線276等斷路器相繼出現(xiàn)“重合閘閉鎖”、“斷路器空氣壓力低閉鎖”信號，現(xiàn)場空氣壓力為1.2 MPa，而空壓機不啟動。經(jīng)檢查，是因為天氣冷使排氣管內(nèi)水結(jié)冰堵塞，空壓機打壓結(jié)束后不能正常瀉壓，導致空壓機不能正常啟動。

分析空壓機不能啟動的原因有很多種，如，電源空開斷開、空壓機沒有泄壓、電機過載被切斷、接觸器線圈燒毀、電機燒毀等。常見的故障現(xiàn)象有3種：一是由于冬季天氣冷使排氣管內(nèi)水結(jié)冰堵塞，空壓機打壓結(jié)束后不能正常瀉壓；二是電機過載，熱耦動作；三是電源接線脫落，空壓機失壓或缺相。

由于斷路器在空氣壓力降至1.43 MPa時閉鎖重合閘；空氣壓力降至1.2 MPa時閉鎖分/合閘。運行人員可根據(jù)斷路器是否發(fā)“重合閘閉鎖”、“斷路器空氣壓力低閉鎖”、“控制回路斷線”等光字牌，結(jié)合現(xiàn)場空氣壓力表計指示進行綜合判斷，分析故障原因。

4 提高斷路器氣動機構(gòu)異常處理能力的措施

斷路器氣動機構(gòu)異常會導致閉鎖重合閘甚至閉鎖分/合閘，從而影響到線路供電可靠性。為了能夠及時發(fā)現(xiàn)異常，在斷路器閉鎖重合閘或閉鎖分/合閘之前將異常消除，要求運行人員有高度的責任心和精湛的業(yè)務技能，主要做到以下幾方面：

4.1 加強培訓，掌握斷路器氣動機構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)，熟悉現(xiàn)場設備布置

掌握斷路器氣動機構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)是處理異常的基本功，熟悉現(xiàn)場設備布置情況可以保證快速發(fā)現(xiàn)及處理異常。只有熟悉斷路器氣動機構(gòu)的原理、結(jié)構(gòu)，才能知道其組成設備有哪些？異常現(xiàn)象有哪些？用什么方法處理？等；熟知這些內(nèi)容之后，還要熟悉現(xiàn)場設備布置情況，如電磁閥、逆止閥、油水分離器等，當異常發(fā)生時，運行人員就可以快速準確地判斷故障元件，并采取正確的措施。如電磁閥損壞時，空壓機打壓，而電磁閥漏氣，會導致壓縮空氣罐內(nèi)壓力升不起來，此時應關閉電磁閥下方的閥門，待壓縮空氣罐內(nèi)壓力恢復正常后，再打開閥門，放掉空壓機內(nèi)的殘壓。當運行人員發(fā)現(xiàn)自己不能處理時，能準確地向調(diào)度及工區(qū)部門匯報，使檢修人員能夠備好配件，及時處理。

4.2 提高警惕,密切監(jiān)視空壓機啟動次數(shù)和啟動時間

從前面的分析可以得出結(jié)論，發(fā)現(xiàn)斷路器氣動機構(gòu)異常的方法主要是監(jiān)視空壓機啟動次數(shù)和啟動時間，這就需要運行人員提高警惕，及時記錄每天斷路器空壓機啟動的次數(shù)，作為是否啟動頻繁的依據(jù)，從而判斷斷路器是否存在漏氣現(xiàn)象；同時，在空壓機啟動時還要注意每次啟動的時間，一方面可以發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象、掌握漏氣程度；另一方面可以及時地斷開電機電源，防止空壓機長期運轉(zhuǎn)而燒毀電機。

4.3 做好事故預想，能熟練處理氣動機構(gòu)各種異常情況

事故預想，就是在設備正常狀態(tài)下想好各種異常時的處理方法，如斷路器壓縮空氣系統(tǒng)輕微漏氣時如何處理，嚴重漏氣時如何處理，斷路器閉鎖重合閘時如何處理，閉鎖分/合閘時如何處理等等，當出現(xiàn)異常時，就不會出現(xiàn)慌亂，不會延長處理時間，延誤處理時機。如，當壓縮空氣回路漏氣量與補氣量基本平衡時，空壓機啟動后不會自動停泵，此時不能將空壓機電源斷開，因為空壓機停止工作后，壓縮空氣罐內(nèi)的壓力很快就會降至“閉鎖分/合閘”，停用故障斷路器必須通過旁代或用上一級斷路器切斷負荷電流，從而使處理過程復雜化。正確的方法是迅速匯報調(diào)度及工區(qū)，在空氣壓力降至“閉鎖分/合閘”前，拉開故障斷路器。

4.4 及時配置備品備件，保證零部件損壞時能及時更換

備品備件是否齊全在實際中至關重要，如空壓機、空氣壓力表、逆止閥、電磁閥、管件等，因為斷路器氣動機構(gòu)回路的零部件損壞后，如不能及時更換，便會增加斷路器的停電時間，或降低系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。因此，應設專職人員管理備品備件，定期檢查，發(fā)現(xiàn)缺少及時補充，做到有備無患。

5 結(jié)束語

綜合上述，斷路器氣動機構(gòu)具有維護量大、受環(huán)境氣溫影響大，出現(xiàn)異常概率高的特點，隨著電力事業(yè)的飛速發(fā)展，氣動機構(gòu)正逐步被彈簧機構(gòu)所代替。但是，目前仍有許多地方使用，所以，斷路器氣動機構(gòu)出現(xiàn)異常時，對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響仍然很大，運行人員有必要掌握其結(jié)構(gòu)、原理，熟悉其發(fā)生異常時的現(xiàn)象以及處理方法，共同為實現(xiàn)“堅強的電網(wǎng)”而努力。