变电站高压断路器液压机构异常解决策略

摘要： 本文通过对高压断路器液压操作机构常见的故障现象，并通过深入分析该断路器液压机构运行原理，解析出故障的原因，最后从运行的角度提出此类断路器故障处理策略。

关键词：500kV断路器;故障原因;分析;解决策略

一、概述

目前我们变电站500kV系统共有九台3AT2E1型号断路器。550kV 3AT2E1 SF6高压断路器是德国西门子（杭州）公司制造的，一种采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的压气式高压开关，三相设计户外式。其每相有二个断口，有均压电容，灭弧所需的介质压力在分闸过程中通过灭弧单元中的一个压气活塞设备形成。开关的每一相装有一台液压机构，以使开关使用于单相和三相自动重合闸。每相液压机构中，均装有压力表和压力开关以指示储压筒的压力并自动控制油泵补压，当SF6气体或液压机构发生故障时能自动报警并闭锁断路器的分合闸路。

二、 异常状况、分析、判断

（一）、運行状况：

2012年6月7日2：35  NCS系统“5061断路器油泵动作”信号发出，信号不返回，现场检查发现500kV 5061断路器B相油泵持xiaochu续打压，经观察运行，油压保持33.0MPa无变化。将油泵电机电源停电，继续观察运行，油压保持33.0MPa无变化。

7：40  检修交待：5061断路器油泵动作”信号发出，信号不返回，现场检查发现500kV 5061断路器B相油泵持续打压，初步判断为蓄压筒内漏，氮气充满油泵，造成油泵空转，现将油泵排气后，油泵运行正常，设备可正常运行。自500kV第六七串投产以来，5061断路器经常出现液压系统长时间打压（超过3min）这种情况。

（二）、液压机构原理分析

500kV 3AT2-EI型断路器液压操作机构为常高压保持式，如下图：它利用液体不可压缩原理， 以液压油为传递介质，压缩N2储能。液压储能筒中的压缩氮气通过液压操作机构为断路器提供操作能源，将高压油送入工作缸两侧来实现断路器分、合闸。断路器液压机构包含液压操作机构、液压锁定器、液压储能筒和控制单元。

液压储能筒通过高压油管与断路器的操作机构相连，为断路器提供操作能源。低压油通过低压油管与油箱及油泵相连。充/放油阀经逆止阀、滤油器与油箱相连。低压油经油泵、逆止阀注入液压储能筒推动活塞将氮气压缩至336bar完成储能。如下图所示，当断路器因操作、内部泄漏或环境温度变化，压力下降到P1以下时液压监控器压力开关启动油泵将液压油从油箱打入液压储能筒，压缩氮气使油压上升，当油压达到P1时压力开关启动时间继电器，延时3秒后将油泵停止。

* 在发生氮气泄漏打压时的最后阶段，打压时活塞碰到止挡管，由于受时间继电器控制的打压时间是规定的，所以压力会快速上升至P2压力值。

* 当压力达到P2压力值后会发出：氮气泄漏报警，再次打压，在时间继电器动作前油泵迅速停机。并延迟3h闭锁断路器分闸。

（三）油泵控制回路及氮气泄漏报警触发回路

1、油泵控制回路工作过程（如上图）：当油压下降到油泵启动值时，B1/1-2 接点闭合，触发K15 时间继电器，K15/15-18 接点速动闭合，K9 得电，油泵开始补压。当压力回升到B1/1-2 接点打开，此时油泵并没有马上停止工作，K15 时间继电器延时开始计时（出厂设置一般为3-5 秒），3-5 秒后K15/15-18 接点打开，油泵停止工作。至此，一个补压过程结束。

2、氮气泄漏触发回路动作过程（如上图）：当K9/43-44 接点闭合（即油泵运转）的过程中，如果油压达到了355bar（即B1/4-6 接点闭合），氮气泄漏报警回路被触发，K81 动作并自保持。由于K81 动作后使K81/4-6 接点断开，闭锁了打压回路（K9 失电）。

3、氮气储能筒的结构，如下图：

在正常情况下，储能筒突出的底板是不会碰到活塞的，但是当氮气泄漏到一定的程度时，320bar 左右的压力就有可能使得活塞碰到了储能筒突出的底板，根据液压油不可压缩的特性，当活塞无法再向氮气方向运动时，压力从B1/1-2 接点复归（根据油泵控制回路B1/1-2 接点打开后油泵还将继续打压3-5秒）到355bar 根本用不了3-5 秒。此时就符合了氮气泄漏报警回路的触发条件：油泵在打压的同时压力达到355bar。

（四）如何判断真正的氮气泄漏：

了解了上述说明后，我们就能判断哪种情况是属于二次软故障，哪种情况是属于真正的氮气泄漏。

1、 从补压开始到氮气泄漏报警如果在正常补压的时间范围的（大部分在8-10秒左右），才有可能是真正的氮气泄漏。是否是真的泄漏可以通过检验氮气预充压力来进一步判断。

2、如打压时间在30-50 秒钟后才发氮气泄漏报警信号的，则很有可能出现的故障部位是压力接点不能及时复归或时间继电器丧失了延时功能等;

3、打压时间很短如1 秒钟之内就发氮气泄漏报警信号的，说明本身系统的压力就比较高，从理论上不可能出现补压的，所以有可能出现的故障部位是压力接点受潮绝缘下降或时间继电器丧失了功能等;

4、打压时间很短如1 秒钟左右但不到一次正常补压的时间，没有发氮气泄漏报警信号且能自动停泵，如果压力处于正常位置，则说明本次打压不应该是由于压力接点触发所引起的打压，有可能是保护信号系统出问题或时间继电器出问题;

5、打压时间很短如1 秒钟之内就发氮氣泄漏报警信号的，但没有同时报合闸闭锁且能自行复位，说明不是由于氮气泄漏所发出的报警信号（氮气泄漏报警信号是可以自保持的，而且一定会闭锁合闸），因此有可能的原因是信号并联或保护系统出问题等;

6、由于气温原因使得压力达到355bar 以上，是不会发氮气泄漏报警的，因为不满足油泵必须同时在运行的条件。

三、500kV 3AT2-EI断路器异常运行处理

1、断路器液压机构压力由压力表监视，正常为320bar左右，启泵接点闭合压力上升到335bar左右，延时3秒后停泵，避免油泵启动频繁，断路器油泵电机常转不停止或N2泄漏，会引起断路器液压机构压力上升，当压力达到355bar时，断路器通过N2压力监视器断开油泵装置并发出 N2泄漏 光字牌，同时闭锁合闸。运行人员应迅速检查断路器的油压表及断路器油泵电机是否停转，如发现油压过高，油泵电机未停止转动时，运行人员应迅速拉开油泵电机电源开关，将检查情况迅速向调度及相关领导汇报，要求检修处理。

2、液压机构压力降低至278bar断路器合闸闭锁。运行人员应迅速检查断路器的油压表及断路器的机构渗漏油情况、油箱油位情况、电机电源情况、油泵电机是否停转等情况，并迅速向调度汇报，要求检修处理，做好液压继续降低的处理准备工作。

3、液压机构压力降低至263bar断路器分、合闸闭锁。运行人员应迅速检查断路器的油压表及断路器的机构渗漏油情况，油泵电源开关是否合上，油泵是否停转等情况，根据检查情况迅速向调度汇报，要求检修处理。可采用停此断路器的方式后，由检修人员进行处理至额定压力后，拉开断路器，并改为断路器检修。

4、断路器运行中，若出现 N2泄漏 信号的异常情况时，运行人员应立即汇报调度将此断路器隔离后紧急处理。

5、断路器油泵每次启动时间间隔应大于 1小时，如在1小时内，运行人员应到现场检查。如液压低于额定值且机构箱未发现渗漏油现象，则是机构内泄漏所致;若液压高于额定值，则是机构内泄漏所致，应及时汇报，联系检修处理。

四、结束语

液压操作机构故障对断路器的安全稳定运行造成很大的威胁，严重故障将导致断路器不能进行正常的分合闸，甚至造成断路器损坏事故。作为运行人员一定要做好事故预想和反事故演练工作，准确掌握解锁操作中所遇到的各种问题以便及时隔离断路器。在设备发生故障初期及时发现和正确处理将大大提高断路器运行可靠性，有效地保证电网运行安全稳定。

参考文献：

[1] 国家电网公司国家电网公司防止电气误操作安全管理规定[M].北京：中国电力出版社，2006.责任编辑：王敏。

[2] 西门子（杭州）高压开关有限公司.SIEMENS公司SF6高压断路器操作手册。

（作者单位：华电国际电力股份有限公司邹县发电厂）

作者简介：朱宁红（1968.3.5），性别：男;籍贯：山东省济宁市;民族：汉;学历：专科;职称：高级技师;研究方向：集控运行。