1、某水電廠SW2型斷路器液壓操作機構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電廠、變電所及電力系統中最重要的控制和保護設備，是各電壓等級開關的重要組成部件，其分、合閘的靈敏及可靠性決定各級用電設備能否安全經濟運行。它在電力生產中主要通過觸頭的分、合來實現電路的接通與開斷，從而起到控制、保護作用。斷路器觸頭的分、合則是通過操作機構來實現。斷路器能否有效而可靠的動作，較大程度上取決于操作機構的性能和質量，因此操作機構工作性能、質量的優劣直接影響了斷路器的功能和可靠性。二、現狀 某水電廠是新疆疆南電網主力發電廠之一，它在疆南電力系統中的地位舉足輕重，是疆南電力公司主要的調頻電廠之
2、一，擔負著保證疆南電網安全、穩定運行的艱巨任務。該廠1993年開始承建，1995年投運，兩臺主變壓器高壓側及兩條110kV出線控制開關都是沈陽高壓開關廠1993年出廠的 SW2110型斷路器，配用CY5型常高壓保持式液壓機構。斷路器使用中本體工作性能良好，不存在滲漏油情況，常規預防性試驗測試結果均合格。但是該斷路器配用液壓操作機構卻多次發生泄壓漏油事故，給廠站及電網運行造成極壞的影響。三、110kV斷路器液壓操作機構泄壓漏油故障原因分析1、按故障發生時間進行分析 根據檢修記錄分析，故障集中發生在1、7、8、9、10這五個月，占故障總數的90%以上，說明液壓機構的故障絕大多數發生在炎熱的夏季，因
3、為夏季溫度較高，升壓站最高地表溫度可達到65，根據任意溫度下的壓力計算公式Pt=(273+t)P20/293，當額定溫度20下機構額定工作油壓為30MP，則實際溫度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，最高甚至達到了39MP，直接導致機構安全閥動作。因此，溫度高導致機構油壓異常上升是影響機構泄壓的主要因素之一。 2 按故障部位或類型進行分析，操作機構存在故障主要有以下幾種（統計見下表） 序號故障類型所占比例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儲壓筒漏氮或漏油5.7%5閥裝配故障27.
4、6%6雜質原因4%根據CY5型液壓操作機構結構及運行總結，造成液壓操作機構泄壓漏油故障的主要原因有以下幾種 ：1、機構使用的油管路比較多，相應的管道接頭多，如果裝配不良易發生滲漏油；2、機構采用金屬閥門，對油質的要求比較高，一旦所使用的航空液壓油存在較多雜質，金屬閥門就會密封不嚴，產生內漏現象，造成油泵打壓頻繁等問題。3、機構控制閥體、壓力表接口、儲壓桶活塞及安全閥等處密封件老化易造成液壓油滲漏；4、儲壓筒密封結構不合理，容易發生內、外漏油現象，內漏易造成油氣混合，儲壓桶壓力升高，嚴重時會引起爆炸；外漏造成儲壓桶壓力降低，油泵頻繁啟動打壓，不能進行正常的分合閘操作。5、工作缸行程桿密封結構為擠
5、壓式平墊密封，在機構操作運動時易把油帶出，浸漏嚴重；6、一級、二級、分合閘閥為球式閥，密封面積過大，存在密封不嚴問題，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，密封口面積過大，密封不嚴，引起慢泄壓，造成打壓頻繁，壓力偏低不能分合閘。8、放油閥閥桿放油結構不合理，放油時打開距離過短，不能快速把油放出，造成泄壓時間過長，延長檢修時間。CY5型液壓操作機構存在的以上缺陷，造成某水電廠多次發生延誤停送電及主設備被迫停運事故。1997年-2006年夏季高溫天氣或冬季低溫天氣情況下，操作機構瀉壓漏油的事件幾乎每年都要發生一至兩次。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會
6、對液壓機構的密封件進行更換，但是結果都不是太理想。為此公司生產技術部組織專題會議，研討處理方案，分析認為：高溫或低溫天氣是液壓操作機構事故頻發階段，自然與密封件材料有關，選用密封件材料時要慎重，應選用耐油、耐高溫材料；另外液壓操作機構儲壓桶壓力高也是故障發生的主要因素，要通過調整儲壓筒限位開關的位置，解決冬冷夏熱問題。一年調整兩次，夏季調低，冬季再調高。材料問題較好解決，但是由于機構本身設計原因，限位開關調整范圍有限，在運行中進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缺陷。為了降低事故率，減輕檢修人員運行維護勞動強度，提高健康水平，有必要針對某水電廠的110kV斷路器或斷路器液壓
7、操作機構進行改造。三、解決方案方案一：斷路器整體更換將四臺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、穩定性強、維護方便、壽命長，使用壽命更可高達1520年。但是六氟化硫斷路器價格較高，單臺價格在2030萬元之間。方案二：對操作機構進行改造改進費用單臺3萬元左右。由于資金問題，我公司采用第二種方案。四、方案陳述1、 CY5型液壓機構的基本工作原理1.1儲能當接通油泵電機電源時，電動機開始運轉，油箱內的油經過濾器進入油泵，經油泵柱塞壓縮后送至儲壓筒底部，推動活塞上升，壓縮氮氣，油壓逐漸升高。當活塞桿上升至油泵停止接點時，限位開關動作，切除電機電源，油泵停止工作
8、。高壓油即被儲存于儲壓筒之中。此時，若開關處于分閘狀態位置，則二級錐閥以下油路（包括工作缸分閘腔）充滿高壓油，二級錐閥因受壓而關閉。 1.2合閘 當合閘線圈通電時（或用手操作手動合閘把手），合閘電磁鐵動作，壓下合閘一級閥桿，打開合閘一級閥鋼球，高壓油即進入二級閥的上部，推動活塞向下打開二級錐閥，立刻高壓油通過閥口進入工作缸的合閘腔。由于工作缸活塞兩側受壓面積不等（合閘側大于分閘側），因此在活塞兩側形成壓強差，在此壓強差的作用下，活塞迅速向合閘方向運動，通過拉桿推動斷路器合閘。與此同時，高壓油又通過二級閥內部小孔進入二級閥上部，迫使二級閥一直處于合閘位置，從而使斷路器一直處于合閘狀態。 1.3
9、分閘 1.4 分閘線圈通電時（或手動操作分閘把手），分閘電磁鐵動作，壓下分閘一級閥桿，打開分閘一級閥鋼球，即刻二級閥上部的保持油壓通過閥口排入油箱。二級閥在其下部高壓油的作用下迅速向上運動，二級錐閥關閉，工作缸合閘腔內的高壓油隨經閥體排油孔泄掉，工作缸活塞在分閘側高壓油的作用下迅速向分閘方向運動，通過拉桿帶動斷路器分閘。2CY5液壓結構基本組成部分 CY5液壓結構主要由閥系統，儲壓筒，工作缸，油泵，控制回路等部分組成。2.1油泵 油泵為液壓操動機構中能量轉換裝置，它可將低壓油變為高壓油送進儲能裝置中，壓縮氮氣形成高壓能源。采用雙柱塞徑向式油泵。主要包括；泵座，曲軸，一級逆止閥，柱塞部分，二級逆
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，由各級閥體組成實現控制油路和動力油路的有序動作，是整個液壓機構的核心部件。 2.3儲壓筒，是液壓機構的能源裝置。利用高純氮氣作為儲能介質。氮氣被油壓縮后，體積變小儲存能量，在其膨脹時釋放能量，對外做功。 2.4工作缸 工作缸是將液壓能變為機械能的轉換裝置，主要由缸帽，活塞桿，活塞缸，缸座，機座，輔助開關以及各種密封件組成。為常充壓式。工作缸靠兩面壓力差（面積差）推動。 2.5控制回路，實現油泵的啟停，壓力閉鎖，分合閘指令等電氣功能。3.改進方案3.1 更換主油箱以及改造相應的油路管道。原來的主油箱有三根橡膠連接管，在航空液壓油的長期
11、浸泡下，橡膠易產生老化形成許多微小的橡膠顆粒，若打壓時伴隨油流進入管道內，附著在閥門接觸面上，將導致閥門密封不嚴出現內漏。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題；3.2 在斷路器的檢修過程中，必須檢查合閘閉鎖、分閘閉鎖、油泵啟動閉鎖等壓力值是否正確，微動開關動作是否可靠，這就需要對操作機構進行多次泄壓和打壓的操作，對于泄壓，在更換主油箱以前，是依靠擰動三級閥頂部的泄壓螺絲來完成的，此過程若操作不當，螺絲擰入過深，打壓時閥門來不及復位，容易造成斷路器慢合。更換后的主油箱本身就帶有手動泄壓閥，泄壓可以不通過操作三級閥即能完成，避免了斷路器出現慢合的可能，也減少了泄壓時對閥門的損傷
12、。3.3 改進儲壓筒密封結構，把原平密封墊，改為凹型雙密封機構，增加活塞桿密封墊，徹底解決內、外漏問題，減少打壓次數，使機構正常工作。3.4 把工作缸密封平墊改為凹型多槽密封墊，形成多層密封機構，解決浸漏問題。3.5 把一、二級分合閘閥改為錐形閥，使密封機構改為線式密封，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，增裝放油專用工具。使放油速度加快，縮短維修時間，檢修更方便、快速。五、取得效果某水電廠110kV斷路器液壓操作機構2006年5月份改造完成，運行兩年內沒有再發生泄壓漏油故障，通過改造斷路器液壓操作機構內部結構得到了簡化，泄壓、打壓操作系統進一步完善，大大減小了機構本身對液壓油油質的影響，從總體上提高了操作機構的性能，減小了機構出現故障的幾率，保證了設備的長期穩定運行，提高了電網運行的可靠性。為SW2型斷路器的的正常運行提供保障。六、 結束語 110KV開關液壓機構的運行已基本穩定，但由于CY5液壓機構長期在高壓下運行，而密封件還是有一定的使用周期，須在運行五年左右定期更換。作為檢修人員來講，在今后的檢修工作中要講究檢修工藝，確保檢修工作“應修必修，修必修好”，徹底消除機構故障的人為因素，確保機構的正常運行，從而保證整個系統的正常運行。參考文獻：沈陽高壓開關廠SW2少油斷路器使用說明
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