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1、某水電廠(chǎng)SW2型斷路器液壓操作機(jī)構(gòu)泄壓故障解決方案崔 瑞新疆疆南電力公司 一、前言高壓斷路器是發(fā)電廠(chǎng)、變電所及電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)設(shè)備，是各電壓等級(jí)開(kāi)關(guān)的重要組成部件，其分、合閘的靈敏及可靠性決定各級(jí)用電設(shè)備能否安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。它在電力生產(chǎn)中主要通過(guò)觸頭的分、合來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的接通與開(kāi)斷，從而起到控制、保護(hù)作用。斷路器觸頭的分、合則是通過(guò)操作機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。斷路器能否有效而可靠的動(dòng)作，較大程度上取決于操作機(jī)構(gòu)的性能和質(zhì)量，因此操作機(jī)構(gòu)工作性能、質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響了斷路器的功能和可靠性。二、現(xiàn)狀 某水電廠(chǎng)是新疆疆南電網(wǎng)主力發(fā)電廠(chǎng)之一，它在疆南電力系統(tǒng)中的地位舉足輕重，是疆南電力公司主要的調(diào)頻電廠(chǎng)之2、一，擔(dān)負(fù)著保證疆南電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的艱巨任務(wù)。該廠(chǎng)1993年開(kāi)始承建，1995年投運(yùn)，兩臺(tái)主變壓器高壓側(cè)及兩條110kV出線(xiàn)控制開(kāi)關(guān)都是沈陽(yáng)高壓開(kāi)關(guān)廠(chǎng)1993年出廠(chǎng)的 SW2110型斷路器，配用CY5型常高壓保持式液壓機(jī)構(gòu)。斷路器使用中本體工作性能良好，不存在滲漏油情況，常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果均合格。但是該斷路器配用液壓操作機(jī)構(gòu)卻多次發(fā)生泄壓漏油事故，給廠(chǎng)站及電網(wǎng)運(yùn)行造成極壞的影響。三、110kV斷路器液壓操作機(jī)構(gòu)泄壓漏油故障原因分析1、按故障發(fā)生時(shí)間進(jìn)行分析 根據(jù)檢修記錄分析，故障集中發(fā)生在1、7、8、9、10這五個(gè)月，占故障總數(shù)的90%以上，說(shuō)明液壓機(jī)構(gòu)的故障絕大多數(shù)發(fā)生在炎熱的夏季，因3、為夏季溫度較高，升壓站最高地表溫度可達(dá)到65，根據(jù)任意溫度下的壓力計(jì)算公式Pt=(273+t)P20/293，當(dāng)額定溫度20下機(jī)構(gòu)額定工作油壓為30MP，則實(shí)際溫度65下的工作油壓P65=（273+65）30/293=34.6 MP，而油泵停止油壓比工作油壓還要再高1.5MP，最高甚至達(dá)到了39MP，直接導(dǎo)致機(jī)構(gòu)安全閥動(dòng)作。因此，溫度高導(dǎo)致機(jī)構(gòu)油壓異常上升是影響機(jī)構(gòu)泄壓的主要因素之一。 2 按故障部位或類(lèi)型進(jìn)行分析，操作機(jī)構(gòu)存在故障主要有以下幾種（統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下表） 序號(hào)故障類(lèi)型所占比例1工作缸漏油16.3%2壓力表噴、漏油22%3油泵泄壓或損壞24.4%4儲(chǔ)壓筒漏氮或漏油5.7%5閥裝配故障27.4、6%6雜質(zhì)原因4%根據(jù)CY5型液壓操作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行總結(jié)，造成液壓操作機(jī)構(gòu)泄壓漏油故障的主要原因有以下幾種 ：1、機(jī)構(gòu)使用的油管路比較多，相應(yīng)的管道接頭多，如果裝配不良易發(fā)生滲漏油；2、機(jī)構(gòu)采用金屬閥門(mén)，對(duì)油質(zhì)的要求比較高，一旦所使用的航空液壓油存在較多雜質(zhì)，金屬閥門(mén)就會(huì)密封不嚴(yán)，產(chǎn)生內(nèi)漏現(xiàn)象，造成油泵打壓頻繁等問(wèn)題。3、機(jī)構(gòu)控制閥體、壓力表接口、儲(chǔ)壓桶活塞及安全閥等處密封件老化易造成液壓油滲漏；4、儲(chǔ)壓筒密封結(jié)構(gòu)不合理，容易發(fā)生內(nèi)、外漏油現(xiàn)象，內(nèi)漏易造成油氣混合，儲(chǔ)壓桶壓力升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爆炸；外漏造成儲(chǔ)壓桶壓力降低，油泵頻繁啟動(dòng)打壓，不能進(jìn)行正常的分合閘操作。5、工作缸行程桿密封結(jié)構(gòu)為擠5、壓式平墊密封，在機(jī)構(gòu)操作運(yùn)動(dòng)時(shí)易把油帶出，浸漏嚴(yán)重；6、一級(jí)、二級(jí)、分合閘閥為球式閥，密封面積過(guò)大，存在密封不嚴(yán)問(wèn)題，易漏油，引起壓力降低不能正常分合閘。7、高壓放油閥為球形閥球，密封口面積過(guò)大，密封不嚴(yán)，引起慢泄壓，造成打壓頻繁，壓力偏低不能分合閘。8、放油閥閥桿放油結(jié)構(gòu)不合理，放油時(shí)打開(kāi)距離過(guò)短，不能快速把油放出，造成泄壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，延長(zhǎng)檢修時(shí)間。CY5型液壓操作機(jī)構(gòu)存在的以上缺陷，造成某水電廠(chǎng)多次發(fā)生延誤停送電及主設(shè)備被迫停運(yùn)事故。1997年-2006年夏季高溫天氣或冬季低溫天氣情況下，操作機(jī)構(gòu)瀉壓漏油的事件幾乎每年都要發(fā)生一至兩次。為了防患于未然每年我公司檢修人員都要利用消缺或小修的機(jī)會(huì)6、對(duì)液壓機(jī)構(gòu)的密封件進(jìn)行更換，但是結(jié)果都不是太理想。為此公司生產(chǎn)技術(shù)部組織專(zhuān)題會(huì)議，研討處理方案，分析認(rèn)為：高溫或低溫天氣是液壓操作機(jī)構(gòu)事故頻發(fā)階段，自然與密封件材料有關(guān)，選用密封件材料時(shí)要慎重，應(yīng)選用耐油、耐高溫材料；另外液壓操作機(jī)構(gòu)儲(chǔ)壓桶壓力高也是故障發(fā)生的主要因素，要通過(guò)調(diào)整儲(chǔ)壓筒限位開(kāi)關(guān)的位置，解決冬冷夏熱問(wèn)題。一年調(diào)整兩次，夏季調(diào)低，冬季再調(diào)高。材料問(wèn)題較好解決，但是由于機(jī)構(gòu)本身設(shè)計(jì)原因，限位開(kāi)關(guān)調(diào)整范圍有限，在運(yùn)行中進(jìn)行該工作存在一定的不安全因素，因此該措施存在一定的技術(shù)缺陷。為了降低事故率，減輕檢修人員運(yùn)行維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高健康水平，有必要針對(duì)某水電廠(chǎng)的110kV斷路器或斷路器液壓7、操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。三、解決方案方案一：斷路器整體更換將四臺(tái)SW2型斷路器整體更換為六氟化硫斷路器。六氟化硫斷路器與油斷路器相比,可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、維護(hù)方便、壽命長(zhǎng)，使用壽命更可高達(dá)1520年。但是六氟化硫斷路器價(jià)格較高，單臺(tái)價(jià)格在2030萬(wàn)元之間。方案二：對(duì)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造改進(jìn)費(fèi)用單臺(tái)3萬(wàn)元左右。由于資金問(wèn)題，我公司采用第二種方案。四、方案陳述1、 CY5型液壓機(jī)構(gòu)的基本工作原理1.1儲(chǔ)能當(dāng)接通油泵電機(jī)電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，油箱內(nèi)的油經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)入油泵，經(jīng)油泵柱塞壓縮后送至儲(chǔ)壓筒底部，推動(dòng)活塞上升，壓縮氮?dú)猓蛪褐饾u升高。當(dāng)活塞桿上升至油泵停止接點(diǎn)時(shí)，限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切除電機(jī)電源，油泵停止工作8、。高壓油即被儲(chǔ)存于儲(chǔ)壓筒之中。此時(shí)，若開(kāi)關(guān)處于分閘狀態(tài)位置，則二級(jí)錐閥以下油路（包括工作缸分閘腔）充滿(mǎn)高壓油，二級(jí)錐閥因受壓而關(guān)閉。 1.2合閘 當(dāng)合閘線(xiàn)圈通電時(shí)（或用手操作手動(dòng)合閘把手），合閘電磁鐵動(dòng)作，壓下合閘一級(jí)閥桿，打開(kāi)合閘一級(jí)閥鋼球，高壓油即進(jìn)入二級(jí)閥的上部，推動(dòng)活塞向下打開(kāi)二級(jí)錐閥，立刻高壓油通過(guò)閥口進(jìn)入工作缸的合閘腔。由于工作缸活塞兩側(cè)受壓面積不等（合閘側(cè)大于分閘側(cè)），因此在活塞兩側(cè)形成壓強(qiáng)差，在此壓強(qiáng)差的作用下，活塞迅速向合閘方向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)拉桿推動(dòng)斷路器合閘。與此同時(shí)，高壓油又通過(guò)二級(jí)閥內(nèi)部小孔進(jìn)入二級(jí)閥上部，迫使二級(jí)閥一直處于合閘位置，從而使斷路器一直處于合閘狀態(tài)。 1.3 9、分閘 1.4 分閘線(xiàn)圈通電時(shí)（或手動(dòng)操作分閘把手），分閘電磁鐵動(dòng)作，壓下分閘一級(jí)閥桿，打開(kāi)分閘一級(jí)閥鋼球，即刻二級(jí)閥上部的保持油壓通過(guò)閥口排入油箱。二級(jí)閥在其下部高壓油的作用下迅速向上運(yùn)動(dòng)，二級(jí)錐閥關(guān)閉，工作缸合閘腔內(nèi)的高壓油隨經(jīng)閥體排油孔泄掉，工作缸活塞在分閘側(cè)高壓油的作用下迅速向分閘方向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)拉桿帶動(dòng)斷路器分閘。2CY5液壓結(jié)構(gòu)基本組成部分 CY5液壓結(jié)構(gòu)主要由閥系統(tǒng)，儲(chǔ)壓筒，工作缸，油泵，控制回路等部分組成。2.1油泵 油泵為液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)中能量轉(zhuǎn)換裝置，它可將低壓油變?yōu)楦邏河退瓦M(jìn)儲(chǔ)能裝置中，壓縮氮?dú)庑纬筛邏耗茉础２捎秒p柱塞徑向式油泵。主要包括；泵座，曲軸，一級(jí)逆止閥，柱塞部分，二級(jí)逆10、止閥，高壓接接頭，放氣螺栓以及各種密封元件。 2.2 閥系統(tǒng)，由各級(jí)閥體組成實(shí)現(xiàn)控制油路和動(dòng)力油路的有序動(dòng)作，是整個(gè)液壓機(jī)構(gòu)的核心部件。 2.3儲(chǔ)壓筒，是液壓機(jī)構(gòu)的能源裝置。利用高純氮?dú)庾鳛閮?chǔ)能介質(zhì)。氮?dú)獗挥蛪嚎s后，體積變小儲(chǔ)存能量，在其膨脹時(shí)釋放能量，對(duì)外做功。 2.4工作缸 工作缸是將液壓能變?yōu)闄C(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，主要由缸帽，活塞桿，活塞缸，缸座，機(jī)座，輔助開(kāi)關(guān)以及各種密封件組成。為常充壓式。工作缸靠?jī)擅鎵毫Σ睿娣e差）推動(dòng)。 2.5控制回路，實(shí)現(xiàn)油泵的啟停，壓力閉鎖，分合閘指令等電氣功能。3.改進(jìn)方案3.1 更換主油箱以及改造相應(yīng)的油路管道。原來(lái)的主油箱有三根橡膠連接管，在航空液壓油的長(zhǎng)期11、浸泡下，橡膠易產(chǎn)生老化形成許多微小的橡膠顆粒，若打壓時(shí)伴隨油流進(jìn)入管道內(nèi)，附著在閥門(mén)接觸面上，將導(dǎo)致閥門(mén)密封不嚴(yán)出現(xiàn)內(nèi)漏。改造以后，連接管全部更換為金屬軟管，很好地避免了這一問(wèn)題；3.2 在斷路器的檢修過(guò)程中，必須檢查合閘閉鎖、分閘閉鎖、油泵啟動(dòng)閉鎖等壓力值是否正確，微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作是否可靠，這就需要對(duì)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行多次泄壓和打壓的操作，對(duì)于泄壓，在更換主油箱以前，是依靠擰動(dòng)三級(jí)閥頂部的泄壓螺絲來(lái)完成的，此過(guò)程若操作不當(dāng)，螺絲擰入過(guò)深，打壓時(shí)閥門(mén)來(lái)不及復(fù)位，容易造成斷路器慢合。更換后的主油箱本身就帶有手動(dòng)泄壓閥，泄壓可以不通過(guò)操作三級(jí)閥即能完成，避免了斷路器出現(xiàn)慢合的可能，也減少了泄壓時(shí)對(duì)閥門(mén)的損傷12、。3.3 改進(jìn)儲(chǔ)壓筒密封結(jié)構(gòu)，把原平密封墊，改為凹型雙密封機(jī)構(gòu)，增加活塞桿密封墊，徹底解決內(nèi)、外漏問(wèn)題，減少打壓次數(shù)，使機(jī)構(gòu)正常工作。3.4 把工作缸密封平墊改為凹型多槽密封墊，形成多層密封機(jī)構(gòu)，解決浸漏問(wèn)題。3.5 把一、二級(jí)分合閘閥改為錐形閥，使密封機(jī)構(gòu)改為線(xiàn)式密封，減小了密封接觸面。3.6 把高壓放油閥球形密封改為錐形閥，形成線(xiàn)密封，使液壓油可靠密封不外漏。3.7 把放油閥閥體加大，閥桿加長(zhǎng)，增裝放油專(zhuān)用工具。使放油速度加快，縮短維修時(shí)間，檢修更方便、快速。五、取得效果某水電廠(chǎng)110kV斷路器液壓操作機(jī)構(gòu)2006年5月份改造完成，運(yùn)行兩年內(nèi)沒(méi)有再發(fā)生泄壓漏油故障，通過(guò)改造斷路器液壓操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，泄壓、打壓操作系統(tǒng)進(jìn)一步完善，大大減小了機(jī)構(gòu)本身對(duì)液壓油油質(zhì)的影響，從總體上提高了操作機(jī)構(gòu)的性能，減小了機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障的幾率，保證了設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。為SW2型斷路器的的正常運(yùn)行提供保障。六、 結(jié)束語(yǔ) 110KV開(kāi)關(guān)液壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)行已基本穩(wěn)定，但由于CY5液壓機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期在高壓下運(yùn)行，而密封件還是有一定的使用周期，須在運(yùn)行五年左右定期更換。作為檢修人員來(lái)講，在今后的檢修工作中要講究檢修工藝，確保檢修工作“應(yīng)修必修，修必修好”，徹底消除機(jī)構(gòu)故障的人為因素，確保機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。參考文獻(xiàn)：沈陽(yáng)高壓開(kāi)關(guān)廠(chǎng)SW2少油斷路器使用說(shuō)明