LW9-66型斷路器常見故障分析

張郅昂，孫 佳，肖 傲，王 玨

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司營口供電公司，遼寧 營口115000；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司技能培訓(xùn)中心，遼寧 錦州 121000；3.國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司通遼供電公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

0 引 言

LW9-66型斷路器被廣泛應(yīng)用于營口地區(qū)系統(tǒng)變電站。該型號斷路器滅弧能力強，合閘速度快，檢修周期長，維護簡單方便[1]。本文對LW9-66型斷路器常見故障原因進行簡要分析，并結(jié)合實際工作提出解決方案。

1 LW9-66型SF6斷路器原理分析

1.1 LW9-66型斷路器結(jié)構(gòu)

斷路器三級阻裝在一個框架上，每極一柱單端口，配有CT15型彈簧機構(gòu)。三級滅弧室的所有可動部件都機械地連接到彈簧操動機構(gòu)上。分閘操作和合閘操作分別由分閘彈簧和合閘彈簧完成，而合閘彈簧的儲能是由電動機通過棘輪連桿完成的。斷路器有接線端子板、滅弧室、支柱瓷套、框架、控制箱、支架、電纜管等組成。LW9-66型斷路器內(nèi)部充有額定溫度20 ℃、額定壓力0.5 MPa的SF6氣體。當(dāng)SF6氣體壓力下降至額定溫度20 ℃、壓力小于0.45 MPa時，即發(fā)出SF6氣體壓力低的相關(guān)報警信號；當(dāng)SF6氣體壓力下降至額定溫度20 ℃、壓力小于0.40 MPa時，斷路器分、合閘閉鎖信號動作[2]。

1.2 CT15彈簧操作機構(gòu)工作原理

1.2.1 彈簧機構(gòu)分閘操作

要進行分閘操作，需要彈簧機構(gòu)在合閘位置，且要求合分閘彈簧都已儲存能量狀態(tài)。機構(gòu)拐臂受分閘彈簧逆時針方向的力矩，被分閘保持摯子和分閘摯子阻擋[3]。分閘電磁鐵的線圈接收到分閘信號后帶電，帶電的分閘電磁鐵鐵芯發(fā)生動作以觸發(fā)分閘摯子，分閘摯子順時針旋轉(zhuǎn)，釋放分閘保持摯子。這時機構(gòu)拐臂受到分閘彈簧的推力，逆時針旋轉(zhuǎn)；機構(gòu)拐臂通過與其連接的水平拉桿與垂直拉桿，使動靜觸頭快速分離，斷路器分閘。

1.2.2 彈簧機構(gòu)合閘操作

要進行斷路器的合閘操作需要該斷路器的彈簧機構(gòu)處于分閘位置，且要求合閘彈簧為儲能狀態(tài)。機構(gòu)棘輪軸承受連接在棘輪上的合閘彈簧逆時針力矩，被合閘保持摯子和合閘摯子阻擋。合閘電磁鐵的線圈接收合閘信號后帶電，摯子動作并觸動合閘摯子，合閘摯子順時針旋轉(zhuǎn)，同時釋放合閘保持摯子；合閘保持摯子逆時針旋轉(zhuǎn)，凸輪推動機構(gòu)拐臂順時針方向旋轉(zhuǎn)，并帶動機構(gòu)拐臂軸上的大拐臂順時針旋轉(zhuǎn)，壓縮分閘彈簧；水平拉桿和垂直拉桿使動靜觸頭快速合閘；合閘操作完成后的機構(gòu)狀態(tài)，被分閘保持摯子阻擋。

1.3 彈簧機構(gòu)的合閘彈簧儲能

彈簧機構(gòu)合閘操作完成后，合閘彈簧處于釋放狀態(tài)，棘爪軸通過輪齒與電機相連。電動機啟動棘爪軸旋轉(zhuǎn)；偏心的棘爪軸上的兩個棘爪，在棘爪軸的轉(zhuǎn)動中與棘輪上的齒交替進出進行嚙合，使棘輪轉(zhuǎn)動；棘輪逆時針方向旋轉(zhuǎn)，通過拉桿使合閘彈簧儲能通過死點位置后，棘輪軸由合閘彈簧給以逆時針方向旋轉(zhuǎn)動力矩。此力矩被合閘保持摯子阻擋，為合閘彈簧儲能后的機構(gòu)狀態(tài)。

1.4 防跳躍裝置

如果斷路器在合閘操作完成后立即分閘，而此時合閘命令又未撤消，合閘彈簧未儲能前斷路器不會再次合閘。采取機械和電氣、防跳躍措施后，及時合閘信號仍在保持，合閘彈簧也已完成儲能，斷路器已不能再次合閘[4]。閘保持摯子是為了保持合閘彈簧處于儲能位置而設(shè)置的。閘保持摯子支撐在支架的軸承上。對合閘保持摯子施以逆時針方向的力矩，此力矩通過滾子被合閘摯子阻擋。當(dāng)合閘信號使合閘線圈帶電時，啟動鐵芯帶動摯子并撞擊摯子順時針方向旋轉(zhuǎn)而釋放合閘保持摯子，合閘保持摯子逆時針方向旋轉(zhuǎn)，斷路器開始合閘。摯子在動鐵芯的帶動下，壓住防跳躍銷滾子沿合閘子的背面滾動，并使合閘摯子繼續(xù)順時針方向旋轉(zhuǎn)。而推動摯子逆時針方向而滑離防跳躍銷，并使摯子保持在傾斜位置。合閘線圈斷電時，動鐵芯帶著摯子在彈簧的作用下復(fù)位，以備再合閘。當(dāng)斷路器處于合閘位置、合閘保持摯子為封閉狀態(tài)、合閘保持摯子被合閘摯子阻擋時，如果斷路器分閘，雖然合閘信號繼續(xù)保持，但防跳躍銷已使摯子傾斜，摯子動作已不可能推動合閘摯子，因此該斷路器無法再次合閘操作。若想再次合閘，應(yīng)切除合閘信號，當(dāng)線圈斷電后的動鐵芯帶著摯子返回原位，才能進行下一次合閘操作。

1.5 電氣控制系統(tǒng)

1.5.1 合閘

如圖1所示，合閘時，閘電流欲留至合閘線圈HQ，需通過接觸器ZJ3的常閉節(jié)點，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)HK1的節(jié)點流。正常氣壓下，斷路器合閘首先需要氣體密度控制器的閉鎖節(jié)點斷開，ZJ4常閉接點導(dǎo)通，合閘線圈HQ才能通電。

圖1 斷路器的電氣控制系統(tǒng)圖

電阻R是為了防跳躍而設(shè)置的，需要時將R-1與HK1-35相聯(lián)。因為斷路器裝有機械防跳躍裝置，斷路器合閘操作完成后，轉(zhuǎn)換開關(guān)節(jié)點HK1已經(jīng)切換。此時，如果合閘信號繼續(xù)保持，但合閘線圈HQ和R連串，控制電壓大部分加載電阻R上，而加在合閘線圈HQ上的控制電壓遠遠小于它的最小工作電壓，合閘線圈流過的只是一個維護它繼續(xù)保磁的電流，以使摯子繼續(xù)保持傾斜狀態(tài)，從而達到機械防跳躍的目的。

ZJ3接觸器是電器防跳躍設(shè)置的，可以保證合閘線圈不致因為長時間通電而燒毀。ZJ3常閉接點在合閘命令發(fā)布后0.2～0.3 s后動作。若將合閘回路切除，要想再次進行合閘，需要撤銷合閘命令并重新發(fā)出合閘命令才能實現(xiàn)[5]。

1.5.2 分閘

斷路器分閘操作。分閘需分閘電流經(jīng)過HK1的接點和分閘線圈TQ得以實現(xiàn)。斷路器的氣體密度控制器會在低于0.45 MPa壓力時發(fā)出報警信號；在低于0.40 MPa壓力時動作，將分、合閘回路切除，此時斷路器會閉鎖。

2 常見故障分析

2.1 SF6斷路器漏氣故障

SF6密度計接入SF6壓力表銅管連接頭處，漏氣是比較常見的故障之一。SF6壓力表接頭閥門開關(guān)O型密封圈變形易老化、氧化，導(dǎo)致SF6銅連接管漏氣，較為嚴重的是SF6瓷式底座直動密封組件、密封橡膠圈邊緣是否封好。筆者實際工作中，蓋州就發(fā)生了220 kV變電站66 kV一線路斷路器由于該故障而大修一次。通常，使用SF6氣體泄漏檢測器SF6氣體的濃度，檢測到漏點后用肥皂水確認。不停電時，可以通過分段和關(guān)閉閥門來處理SF6壓力表來解決其連接頭的漏氣問題。

2.2 斷路器拒絕分、合閘

首先檢查斷路器機構(gòu)是否儲能。如果合閘彈簧已儲能，檢查機構(gòu)的換向開關(guān)位置。就地位置操作斷路器一次，機構(gòu)仍不動作，檢查分、合閘線圈有無燒損現(xiàn)象。如果分、合閘線圈正常，就是分、合閘閉鎖回路出現(xiàn)故障。先檢查SF6密度控制器氣壓是否正常，如果氣壓正常，再用短路線將接觸器ZJ4常閉接點（端子排22-21）短接，重新操作斷路器一次。如果動作正常，說明接觸器ZJ4損壞，應(yīng)更換。

2.3 SF6氣壓誤報警

針對運行中的SF6斷路器開關(guān)，炎炎夏日溫度高，致使SF6氣體密度變高，壓力表出現(xiàn)壓力升高而報警的情況。冰天雪地溫度過低，SF6氣體密度減少會存在壓力變低報警的情況。同時，氟化硫雖為惰性氣體，也會隨著溫度變化引起熱脹、冷縮的自身密度變化。對于SF6密度開關(guān)，SF6壓力表定期進行檢查、校驗。壓力表不準，也會導(dǎo)致SF6氣體壓力發(fā)出報警。

2.4 斷路器儲能電機不儲能

斷路器儲能電機不儲能原因較多。首先，按下ZJ1接觸器常開觸點，使電機主回路接通。這時電機啟動，說明電機主回路故障或是電機燒損；電機不啟動，說明電機控制回路故障。檢查ZJ2接觸器是否勵磁，如果ZJ2接觸器勵磁，說明是熱繼電器動作或是電機儲能超時，這種情況可將空氣開關(guān)ZK1拉開再合上即可。此外，限位開關(guān)XK由于使用時間過長或是產(chǎn)品質(zhì)量的原因，也能夠造成儲能電機不儲能的問題。

3 結(jié) 論

LW9-66型斷路器采用CT15彈簧機構(gòu)，運行可靠性極高，運行至今尚未發(fā)生重合閘閉鎖、誤跳閘等事故，保障了地區(qū)地網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。根據(jù)多年運行經(jīng)驗，LW9-66型斷路器只要做好定期試驗，加強巡視，可有效應(yīng)對故障缺陷、發(fā)現(xiàn)問題，并針對問題確定檢修方案。結(jié)合現(xiàn)場工作實踐，LW9-66型斷路器在變電站中發(fā)揮著重要作用。

參考文獻：

[1] 段志強，王寶石，唐學(xué)東.我國高壓SF6斷路器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，7（1）：50-52.

[2] 李建基.高壓及超高壓SF6斷路器和GIS市場與技術(shù)進步[J].電力設(shè)備，2007，8（11）：108-110.

[3] 肖 輝，吳學(xué)斌，曾祥君，等.LW7-220型SF6斷路器常見缺陷及處理[J].高電壓技術(shù)，2006，32（2）：108-109.

[4] 李端姣，鄭曉光，陳錦清.廣東電力系統(tǒng)高壓開關(guān)設(shè)備運行狀況分析[J].廣東電力，2004，17（3）：32-34.

[5] 劉朝陽，程學(xué)啟.斷路器狀態(tài)檢修探討[J].電力設(shè)備，2001，2（2）：42-44.