靈寶換流站2201斷路器A相合閘電阻不能投入問題淺析

閏興龍+薛飛+王輝

摘要：斷路器是電力系統(tǒng)重要的設(shè)備。文章介紹了斷路器本體結(jié)構(gòu)及工作原理，結(jié)合靈寶換流站2009年年度檢修期間2201斷路器A相合閘電阻不能投入問題，介紹了故障處理過程，分析了故障原因，提出了整改措施。

關(guān)鍵詞：換流站；斷路器；合閘電阻；設(shè)備故障；整改措施；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號：TM854 文章編號：1009-2374（2016）36-0171-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.085

1 概述

斷路器是換流站的重要設(shè)備，它不僅可以開斷與閉合高壓電路的空載電流和負(fù)荷電流，而且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，它和保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置相配合，迅速切斷故障電流，以減少停電范圍，防止事故擴(kuò)大，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。靈寶換流站采用河南平高電氣股份有限公司生產(chǎn)的SF6斷路器，220kV交流場采用的是LW10B-252/Y3150-40型和LW10B-252/Y3150-40DZ型斷路器，其中LW10B-252/Y3150-40DZ型斷路器帶有合閘電阻，裝設(shè)在220kV側(cè)換流變支路。330kV交流場采用LW10B-363/Y3150-40型和LW10B-363/Y3150-40DZ型斷路器，其中LW10B-363/Y3150-40DZ型斷路器帶有合閘電阻，裝設(shè)在330kV側(cè)換流變支路。

2 靈寶換流站斷路器的本體結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 本體結(jié)構(gòu)

斷路器的本體結(jié)構(gòu)由滅弧室、合閘電阻、均壓電容器、絕緣支柱、五聯(lián)箱（三聯(lián)箱）組成。

2.1.1 合閘電阻。合閘電阻由三大部分組成：瓷套裝配、動(dòng)觸頭系統(tǒng)和靜觸頭系統(tǒng)。

靈寶換流站斷路器的合閘電阻是輔助斷口，在電路上同滅弧室并聯(lián)，其作用是用來限制換流變壓充電時(shí)的勵(lì)磁涌流，它在主斷口（滅弧室）合閘前幾個(gè)毫秒投入，在滅弧室剛剛合上（經(jīng)剛合點(diǎn)后）若干秒后自動(dòng)切除。合閘電阻投入只是在合閘時(shí)進(jìn)行。合閘電阻的阻值為1500±5%Ω，提前投入時(shí)間為10～14ms，這個(gè)時(shí)間不可調(diào)。

合閘電阻的動(dòng)作原理：操作桿（2）在五聯(lián)箱中的拐臂及連扳的帶動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)，彈簧（6）隨之被壓縮，當(dāng)導(dǎo)電桿（13）頭部與靜觸頭部分的觸指（16）接通時(shí)，合閘電阻斷口先于主斷口10～14ms接通，在滅弧室主回路接通后，電阻被短接，這時(shí)五聯(lián)箱中的拐臂上的小拉桿拉動(dòng)半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使電阻操作桿在合閘運(yùn)動(dòng)中脫扣，操作桿此時(shí)失去了動(dòng)力來源，靠脫扣的初速前行一段距離后停止，在被壓縮后儲(chǔ)備一定能量的彈簧的作用下，整個(gè)操作桿向左返回，操作桿上擋板（5）與法蘭（4）的A面接觸后（A面處有緩沖墊）操作桿停止，完成電阻的合、分動(dòng)作。

2.1.2 絕緣支柱。支柱瓷套不僅是斷路器的對地絕緣支柱，同時(shí)也起著支撐滅弧組件的作用。支柱由三節(jié)瓷套組成，上兩節(jié)尺寸相同，瓷套中間裝有隔環(huán)，隔環(huán)兩側(cè)裝有密封圈。每節(jié)瓷套兩端面均為主要密封面，兩節(jié)瓷套中間裝有導(dǎo)向盤，導(dǎo)向盤中間壓裝有導(dǎo)向套，上節(jié)瓷套端面裝有連接法蘭，連接法蘭下部裝有吸附劑框，連接法蘭外側(cè)（靠近五聯(lián)箱一側(cè)）裝有兩個(gè)自動(dòng)接頭，使支柱與電阻、滅弧室氣體連通。絕緣拉桿兩端連接有金屬拉桿，上拉桿通過連接法蘭的內(nèi)孔和軸套伸出法蘭外并與接頭連接，接頭的銷孔中心至連接法蘭的上端面距離為121±0.5mm，絕緣拉桿的下端與下拉桿連接，下拉桿通過密封座與對接上法蘭連接在一起。

2.1.3 五聯(lián)箱。五聯(lián)箱實(shí)際是一套動(dòng)作分配機(jī)構(gòu)，通過其內(nèi)部的各連接板、拐臂使得支柱絕緣桿的單一直線運(yùn)動(dòng)分成四個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作缸與滅弧室的傳動(dòng)比近似于0.9∶1。

2.2 工作原理

斷路器接受合閘命令后，高壓油推動(dòng)活塞向合閘方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)支柱拉桿向上運(yùn)動(dòng)，拐臂焊裝（5）和拐臂裝配（6）隨之同向運(yùn)動(dòng)，連扳（3）帶動(dòng)滅弧室接頭（2）向上方運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滅弧室合閘。與此同時(shí)，帶動(dòng)連板（7）驅(qū)動(dòng)合閘電阻動(dòng)觸頭合閘，電阻提前于主斷口10～14ms接通，此時(shí)連板（7）繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電阻動(dòng)觸頭完成合閘運(yùn)動(dòng)，連板（7）運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶著小連板隨動(dòng)，小連板拉動(dòng)半軸在其軸心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到該脫扣的位置時(shí)（即主斷口合上，電阻斷口被短接之后），脫扣裝置自動(dòng)脫扣，拐臂裝配（6）、連板（7）及動(dòng)觸頭操作桿（17）在電阻動(dòng)觸頭內(nèi)被壓縮的彈簧的驅(qū)動(dòng)下，朝與合閘相反的方向運(yùn)動(dòng)，即拐臂裝配（6）與拐臂焊裝（5）相對逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻動(dòng)觸頭返回原位（準(zhǔn)備第二次合閘）。

當(dāng)液壓系統(tǒng)接受分閘命令后，常高壓油推動(dòng)活塞向分閘方向運(yùn)動(dòng)，即支柱拉桿向下運(yùn)動(dòng)，拐臂焊裝（5）隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此過程拐臂裝配（6）、連板（7）不動(dòng)，連板（3）帶動(dòng)滅弧室動(dòng)觸頭向下方運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滅弧室的分閘。

當(dāng)斷路器分到底的時(shí)候，拐臂裝配（6）上的脫扣裝置在復(fù)位彈簧的作用下，自動(dòng)復(fù)位，脫扣裝置鎖扣扣上，準(zhǔn)備再次合閘。

3 事件簡介

2009年5月，靈寶換流站年度檢修期間進(jìn)行2201斷路器動(dòng)作特性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)A相斷路器兩側(cè)合閘電阻信號無法采集，初步判斷為合閘電阻在斷路器合閘時(shí)并未投入。

4 處理過程

4.1 五聯(lián)箱調(diào)整

根據(jù)靈寶站檢修記錄，2007年4月，靈寶站年度檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)2201斷路器B相北側(cè)合閘電阻未投入；2008年4月，靈寶站年度檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)2201斷路器A相北側(cè)合閘電阻未投入，兩次均對偏心齒進(jìn)行調(diào)整后恢復(fù)正常。根據(jù)以往處理經(jīng)驗(yàn)，決定先排氣，打開五聯(lián)箱進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該合閘電阻傳動(dòng)部分存在問題，拐臂裝配處不能復(fù)位，進(jìn)行調(diào)整但無效果。對偏心齒進(jìn)行調(diào)整，但將其調(diào)整到極限位置時(shí)半軸仍不能復(fù)位，更換新的拐臂裝配后進(jìn)行調(diào)整，合閘電阻仍無法投入。

4.2 判定松動(dòng)部位

經(jīng)現(xiàn)場檢修人員對各元器件逐項(xiàng)檢查，發(fā)現(xiàn)支柱上拉桿接頭高出正常標(biāo)準(zhǔn)6mm，這使得斷路器機(jī)構(gòu)傳動(dòng)造成很大誤差。

進(jìn)一步對機(jī)構(gòu)箱內(nèi)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)下拉桿與法蘭盤連接松動(dòng)，拉桿連接部位有松動(dòng)現(xiàn)象。初步判斷2201斷路器A相工作缸和鋼制下拉桿對接部位、上法蘭與鋼制下拉桿部位松動(dòng)，造成五聯(lián)箱內(nèi)部傳動(dòng)未到位，半軸不能復(fù)位，造成合閘操作過程中合閘電阻不能動(dòng)作。

4.3 解體分析

對支柱進(jìn)行解體作進(jìn)一步檢查，先檢查接頭1和接頭6部位是否存在松動(dòng)，然后將接頭1和接頭6去掉，解開支柱兩節(jié)瓷套的連接螺釘、上下連接法蘭，取出整個(gè)絕緣桿裝配，對接頭2、接頭3、接頭4、接頭5部位的連接狀態(tài)進(jìn)行全面檢查、判定，如有松動(dòng)部位，再進(jìn)一步解體，判定原因。如圖3所示：

解體后發(fā)現(xiàn)下拉桿與法蘭盤連接部位的確有松動(dòng)現(xiàn)象。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)2201斷路器B相也存在類似問題，并且絕緣拉桿接頭與下拉桿連接部位也存在松動(dòng)現(xiàn)象。經(jīng)過測量，A相提升桿中的鋼拉桿PC12624與對接上法蘭PC7643之間松動(dòng)6mm（現(xiàn)場測量接頭高度121mm已變?yōu)?27mm），B相除提升桿中的鋼拉桿PC12624與對接上法蘭PC7643之間松動(dòng)外，鋼拉桿PC6089與提升桿上接頭PC7127之間也有松動(dòng)，而且用手都可以擰動(dòng)。對此問題進(jìn)行分析，初步認(rèn)為2201斷路器A相工作缸和鋼制下拉桿對接部位、上法蘭與鋼制下拉桿部位松動(dòng)，造成五聯(lián)箱內(nèi)部傳動(dòng)未到位，造成操作過程中合閘電阻未投入。

支柱裝配（PA3593）中圖樣要求：螺紋連接處用厭氧膠粘牢。支柱拉桿與接頭金屬螺紋粘膠是平高公司通用的防松措施，自20世紀(jì)70年代平高公司從法國MG公司引進(jìn)SF6斷路器制造技術(shù)開始，這種技術(shù)沿用至今，國內(nèi)外其他斷路器制造廠商也都采用該技術(shù)措施防止金屬連接螺紋的松動(dòng)，并且這種螺紋防松技術(shù)還應(yīng)用到液壓機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)等需要防松的部位，因此這種結(jié)構(gòu)是行業(yè)通用技術(shù)，采用這種結(jié)構(gòu)的斷路器設(shè)備，在此之前還沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)部位發(fā)生松動(dòng)的信息反饋。平高公司從做完機(jī)械壽命解體的支柱拉桿來看，也沒有發(fā)生過松動(dòng)，要拆卸這種金屬連接螺紋，必須采取高溫烘烤措施，用噴燈采取局部加熱的措施將連接部位的厭氧膠烤化呈粉末狀，才能將螺紋松開。對于涂膠的量要求旋合螺紋長度2/3以上均有厭氧膠，但現(xiàn)場解體支柱的旋合螺紋處卻只有少量厭氧膠，初步判斷現(xiàn)場出現(xiàn)的拉桿松動(dòng)問題是由于厭氧膠涂敷不到位所造成的。

4.4 現(xiàn)場更換

平高公司立即組織進(jìn)行3只新支柱的生產(chǎn)和試驗(yàn)工作，按照出廠標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)合格后運(yùn)抵靈寶現(xiàn)場。對新更換的斷路器拉桿接頭與上、下端金屬連接件連接部位按照工藝要求重新涂厭氧膠，并在拉桿接頭與上、下端金屬連接件連接部位加裝銷釘，防止松動(dòng)。更換完成后進(jìn)行試驗(yàn)，按照設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果符合要求。目前，斷路器運(yùn)行正常。

4.5 交接試驗(yàn)

斷路器更換完畢后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，按照設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果符合要求。目前，斷路器運(yùn)行正常。

5 整改措施

（1）針對5月12日發(fā)現(xiàn)的2201斷路器A相下拉桿與法蘭盤連接部位松動(dòng)導(dǎo)致合閘電阻無法投入的問題后，決定對換流站全部20組斷路器進(jìn)行清查，共發(fā)現(xiàn)220kV側(cè)8臺(tái)13相，330kV側(cè)5臺(tái)9相斷路器存在類似問題，根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果，除2201斷路器外，2601斷路器C相松動(dòng)較為嚴(yán)重，其他相斷路器拉桿松動(dòng)情況輕微；（2）對排查出的拉桿有輕微松動(dòng)的20臺(tái)產(chǎn)品，運(yùn)行人員定期或操作后對產(chǎn)品進(jìn)行巡查，觀察斷路器拉桿是否出現(xiàn)松動(dòng)，待停電時(shí)全部更換。同時(shí)在對接法蘭處畫出標(biāo)示線，以便巡視人員觀察診斷。

6 結(jié)語

經(jīng)過上述處理分析得出，靈寶換流站2201斷路器A相合閘電阻無法投入問題是由于斷路器下拉桿與法蘭盤連接部位松動(dòng)，造成上拉桿接頭與拐臂焊裝、拐臂裝配配合不當(dāng)，拐臂裝配半軸不能正確復(fù)位，造成五聯(lián)箱傳動(dòng)偏差引起。分析靈寶換流站拉桿與接頭處金屬螺紋松動(dòng)問題，經(jīng)解體檢查及分析，產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工藝文件規(guī)定沒有問題。拉桿與接頭處金屬螺紋松動(dòng)的主要原因是裝配工人在連接螺紋處涂敷厭氧膠位置錯(cuò)誤，厭氧膠膠量不足，裝配工人責(zé)任心、質(zhì)量意識(shí)不強(qiáng)、沒有嚴(yán)格遵守工藝。

參考文獻(xiàn)

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[3] 靈寶換流站運(yùn)行規(guī)程[S].

（責(zé)任編輯：秦遜玉）