引言

目前500kV庫灣變電站共有16臺220kVGSP-245EH型斷路器,由于檢修試驗時操作不當、曾經(jīng)更換換向閥及投運時間長等原因,部分斷路器打壓頻率明顯增加,油泵啟動打壓頻繁會造成電機運轉(zhuǎn)頻繁而過熱,內(nèi)部磨損嚴重,運行壽命縮短,甚至會影響斷路器分合性能而導致拒動,嚴重影響電網(wǎng)正常運行。本文將詳細分析GSP-245EH型SF6斷路器油泵打壓機理,總結故障原因及改善對策,以期提高變電站今后運行的可靠性。

1斷路器結構及工作原理

液壓機構裝配有貯壓器、操作活塞桿、分合閘線圈、油壓表、油壓開關、油泵電機、排油閥、泄壓閥、液壓油泵、逆止閥、油標和油過濾器。

電機通電后帶動油泵轉(zhuǎn)動,油箱中的低壓油進入貯壓器壓縮氮氣形成高壓油,高壓油同時進入工作缸活塞下部及控制閥、油壓開關的高壓側,當油壓達到整定值時,油壓開關觸點斷開,電機完成儲能斷電。以合閘操作為例解釋液壓機構工作過程:液壓操作缸處于分閘狀態(tài),合閘指令一給出,合閘線圈受電,控制閥向左移動,轉(zhuǎn)換結束。高壓油從貯壓器流到操作缸中活塞的上部,此時操作缸中活塞的兩側都充有高壓油。操作機構的工作原理為活塞壓力差原理,即活塞上側的表面積大于傳動桿側的截面積,于是活塞向下移動(合閘方向）。借助于如上所說的壓力差,活塞得以穩(wěn)定地保持在合閘位置。

2原因分析

根據(jù)GSP-245EH型氣體斷路器的巡視檢查標準,液壓油正常運行的標準為24h內(nèi)油泵啟動次數(shù)少于30次,超過這一范圍屬于頻繁打壓。從液壓機構的工作原理和密封機理來看,導致頻繁打壓有以下原因:

2.1氣溫變化幅度大

由于春夏季節(jié),清遠英德山區(qū)的晝夜溫差達10℃以上,白天機構箱受太陽直射時箱內(nèi)溫度超過40℃。如圖1所示,以2202開關B相為例,夜晚降溫時間段內(nèi)啟動次數(shù)占總啟動次數(shù)比例為75%,由此可見氣溫驟降(如冷空氣來襲或者降溫下雨等）,溫差變大,油泵啟動次數(shù)相對增加。其原因是貯壓器內(nèi)氮氣壓力隨溫度下降而下降,導致壓力下降而引起油泵啟動。

2.2密封圈材料性能劣化

液壓機構通常利用密封橡膠圈的彈性而作平面或四周的動靜密封,液壓機構的外部漏油常源于密封橡膠圈損壞,具體原因有:密封圈生產(chǎn)質(zhì)量問題:在長期油浸及高溫高壓下極易老化,脆化變形,特別是在分合閘高壓油流突變情況下,極易被沖壞:液壓油中混有水分和塵土等雜質(zhì)時,對密封膠有腐蝕作用:專業(yè)班組檢修試驗過程操作安裝方法不當,出現(xiàn)密封圈扭曲、破裂等現(xiàn)象。

密封橡膠圈的損壞會造成油路漏油。外部滲漏油嚴重時會污染環(huán)境,同時如果使空氣混入液壓系統(tǒng),將使系統(tǒng)產(chǎn)生氣穴、噪聲和油質(zhì)劣化等不良現(xiàn)象,或使油泵打空壓。外漏容易被運行人員發(fā)現(xiàn),因此我們更應關注內(nèi)漏的情況,主要內(nèi)漏情況有:貯壓器與活塞動密封不良,高壓油泄漏至氮氣室中而使氣壓增大,或使氮氣泄漏,氣壓下降:操作缸與活塞動密封不良,高低油路互通。這些情況下油泵將會頻繁啟動。

2.3液壓油受到污染

更換換向閥或開關大修工作期間,油箱的油會被全部抽出,期間如果摻入機械雜質(zhì),如金屬屑、毛刺等,油過濾器將起不到相應的作用:或者裝配時帶入灰塵和運行中磨損產(chǎn)生小碎件,油中雜物會卡滯在控制閥、逆止閥里面,磨損閥體,使閥體產(chǎn)生毛刺,磨損掉的顆粒將進一步加重油液污染,形成惡性循環(huán),導致控制閥等密封不嚴,高壓油流通至低壓油路。

2.4油壓開關存在問題

油壓微動開關工藝不精細,對油壓變化的反應不夠靈敏,精確度不高,也會造成油泵頻繁打壓。在開關檢修時,檢修人員調(diào)試行程距離時只能通過肉眼觀察觸點的大概位置,不能達到微機采樣的程度,調(diào)試的精確度無法保證,可能導致停泵、啟泵的設定值過于接近,油泵頻繁打壓。若機構箱內(nèi)抽濕機損壞,導致箱內(nèi)濕度增大,會造成行程開關接點氧化而接觸不良,動作不可靠。

2.5液壓系統(tǒng)內(nèi)部聚集氣體

斷路器的使用時間過長,在液壓系統(tǒng)的油泵低壓部分及部分高壓油內(nèi)部(貯壓器和操作缸）會聚集一定氣體,這些氣體的存在,會使油泵不能有效打壓,即油泵打壓完成后的液壓壓力為"虛壓",容易降下來,進而出現(xiàn)油泵啟動時間間隔變短的現(xiàn)象,嚴重時會導致油泵持續(xù)運轉(zhuǎn)而油壓打不上。這種情況需要專業(yè)人員進行排氣。

3改善對策

3.1改善斷路器運行條件

巡視時檢查機構箱內(nèi)潔凈、無異響,機構外觀無滲漏,油位正常,油壓開關無銹蝕卡澀等,重點關注機構箱內(nèi)抽濕機的運行狀態(tài),使機構箱內(nèi)環(huán)境保持干燥和恒溫,加強通風,潮濕天氣及時投入加熱器,以穩(wěn)定油壓。

3.2保證密封橡膠圈完好

檢修后若出現(xiàn)頻繁打壓的現(xiàn)象,原因很可能是在檢修時密封圈遭到損壞。所以,在安裝密封圈時應先檢查密封圈質(zhì)量,合格后要用細砂紙清理定位槽污物,在密封圈和定位槽之間均勻涂上硅脂,然后用手輕輕撥動密封圈使之均勻安放在定位槽內(nèi)。檢修人員用力矩扳手上螺栓時必須保證螺栓精確到位（一般廠家會在上面作刻度標記）,切忌用力過大壓破膠圈或位置不當而造成滲漏油。檢修完畢,斷路器在合閘位置后,運行人員需進行特殊巡視,觀察操作缸、油箱、換向閥等的密封情況。

3.3液壓油的清潔處理

更換新元器件前,要用干凈的液壓油清洗,必要時液壓管道要用純氮氣高壓吹干,尤其是清理油過濾器的臟物,工作期間檢修人員要確保人手、使用工具干凈無雜質(zhì),閥體解體后不能隨地放置,閥球等不能與堅硬物體碰撞或擠壓而損壞變形,無論注或換的液壓油都必須進行過濾處理,免受灰塵污染,各項指標必須符合標準。

3.4驗收時檢查各部件運作正常

在大修過程的中間驗收環(huán)節(jié),若發(fā)現(xiàn)缸壁有毛刺劃傷密封件的,應先打磨光滑:活塞桿有劃痕,應用細砂紙打磨至光滑,或更換活塞桿。要求廠家確保油壓開關啟動值調(diào)試的準確性,使繼電器動作正確:泄壓后應及時復歸排油閥:對油泵的排氣要嚴格執(zhí)行說明書的操作步驟。最終驗收時要對斷路器進行試分合,觀察各部件在強烈震動后有否滲漏油現(xiàn)象,打壓時間是否正常。

4結語

現(xiàn)場實踐證明,采取相應的改善對策后,頻繁打壓現(xiàn)象明顯有所減少,設備的健康度得以提高,電網(wǎng)運行的可靠性增強。同時在經(jīng)驗總結中發(fā)現(xiàn),現(xiàn)行的斷路器制造、運維和檢修工藝還有很大的進步空間,例如可以安裝液壓油在線監(jiān)測儀,以便及時了解液壓油的情況:可將油壓微動開關與電子技術結合,提高液壓機構動作可靠性。希望本文對從事變電站運維及斷路器檢修工作的人員有一定的借鑒作用。