LW15-252型气动机构断路器常见故障分析及处理

LW15-252型气动机构断路器常见故障分析及处理

王伟宏杜瀚坤郭本峰

(王伟宏国网山西省电力公司检修分公司山西太原030031;杜瀚坤国网山西省电力公司忻州供电公司山西忻州034000;郭本锋国网山西省电力公司晋城供电公司山西晋城048000)

【摘要】高压断路器是电力系统的重要组成部件，它对电网的安全稳定运行具有非常重要的作用。而操动机构作为高压断路器的重要组成部件，能够使断路器实现分闸、合闸并维持合闸状态，机构出现故障将会威胁设备、电网的安全运行。本文以西安高压开关厂L15-252型气动机构断路器为例，讲述了气动机构的工作原理与结构，并总结了该类型设备在运行过程中常见的故障及提高设备运行可靠性的措施，为运维同类型设备提供借鉴参考。

【关键词】气动机构故障处理方法

一、气动机构简介

500kV某变电站220kV设备区共有SF6断路器20台，其中，操动机构为气动机构的断路器共有11台，生产厂家为西安高压开关厂，型号为LW15-252，操动机构型号为CQ6-I型。该类型断路器在运行过程中，机构极易发生缺陷故障，影响设备、电网的安全运行。

1.1气动机构结构

断路器气动机构由空压机、压缩空气管、压缩空气罐、空气压力开关、空气压力表、安全阀以及油水分离器、逆止阀、电磁阀等组成。断路器的分闸操作依靠压缩空气罐内压缩空气来实现，分闸的同时对合闸弹簧储能，依靠合闸弹簧来实现合闸操作。三相断路器的压缩空气罐用φ22铜管连通，以维持压力一致，三相气动机构共用一块空气压力表，压缩空气由B相操作机构内的空压机提供。【1】

1.2原理

空气压力开关是空压机的运行控制开关，并且压缩空气罐内的空气与压力开关连通，当空气当空气压力降至空压机的启动压力1.45±0.03MPa时，空气压力开关动作，空压机启动并经逆止阀向三相压缩空气罐内打入高压空气。逆止阀为单向阀，可阻止压缩空气罐内的高压空气返回空压机内。当空气压力增至1.55±0.03MPa时，其自行停止空压机，当空气压力降至1.43±0.03MPa时，闭锁重合闸；当空气压力降至1.2MP±0.03a时，闭锁分合闸。

二、气动机构异常现象统计

该站气动机构断路器由于其操作机构的特殊性，在运行过程中多次出现机构异常现象，以下罗列了该站气动机构断路器从2015年至今遇到的一些异常缺陷及处理情况：

①2015.12.19，201断路器空压机不打压，检查发现热偶动作，更换热偶后正常。

②2016.1.26，201断路器空压机打压频繁，检查发现安全阀封闭不严，更换安全阀。

③2016.1.27，200断路器空压机打压后不自动停止，检查发现空压机损坏，打压漏气，更换空压机。

④2016.11.28，260断路器空压机不打压，检查发现压力开关节点值变小，重新调整节点值。

⑤2016.12.5，264断路器空压机不打压，检查发现电机电源上级保险烧毁，更换保险。

⑥2017.9.23，276断路器空压机打压频繁，检查发现逆止阀、空气压力表、B相分闸控制阀处漏气，更换后正常。

⑦2017.11.22，263断路器空压机启动后不自动停止，检查发现油水分离器下侧在打压过程中漏气，更换后恢复正常。

⑧2018.2.4，262断路器空压机频繁打压，检查发现压力开关节点值变大，重新调整后正常。

虽然每次产生异常的原因不同，但是气动机构异常表现出来的异常主要集中为以下三个现象：①空压机频繁启动；②空压机启动后不能自动停止③空气压力降低而空压机不启动。

三、针对设备不同异常的处理情况

3.1空压机启动频繁

由于气动机构的特殊性，空气压力受环境温度影响较大，尤其在中国北方早晚温差大，气体压力波动较大，故空压机在每天会启动打压1~2次是正常现象，如打压次数明显多于2次甚至更多，则需要对设备加强监视或进行检查。造成空压机频繁打压的原因主要有两个方面：一是由于控制空压机启动的压力开关节点值变化，致使空压机的启动压力值升高，从而使空压机的起泵值与停泵值之间的差值变小。空压机打压停泵之后，空气压力值稍微一降低，就会降至启动压力值之下，从而引起空压机的频繁启动。现场检查时可以对气动机构手动泄压从而观察空压机的启动值是否在正常范围内。二是高压空气管路及其结构部件存在漏气。正常情况下高压空气是靠逆止阀封闭在压缩空气罐内的，空气压力表、空气压力开关、逆止阀、安全阀以及断路器分闸控制阀均与高压空气是有直接的管路联系的，任一部件或中间高压管路出现漏气，均会造成空压机频繁打压，这也是现场遇到的造成空压机频繁启动的最常见原因。现场人员判断气动机构是否存在漏气可以利用肥皂水进行判断，对高压气路各部件及管路接头处均涂抹上肥皂水进行观察，当有漏气时就会在涂抹肥皂水处产生吐泡现象，从而可以准确定位漏气点。【2】

3.2空压机启动后不能自动停止

当空气压力降低至1.45±0.03MPa时，空压机启动打压，控制室监控主机会报“XXX断路器空压机运转”光字信号；当空气压力增至1.55±0.03MPa时，空压机停泵，监控主机会报“XXX断路器空压机运转”光字信号复归，期间经历的时长约1~2min，如超过该时长或监控主机未见光字复归，或现场空压机未停泵，则需要进行检查。可以分别从两方面分析引起空压机启动后不能自动停止：一是由于气动机构出现大漏气，且漏气量大于或等于空压机的补气量，这种情况下，在现场一般会听到非常明显的漏气声响。二是空压机本身故障，无法建立起压力。由于机构压力无法升至1.55±0.03MPa，因此空压机一直启动无法停泵。

3.3空气压力降低而空压机不能启动

当空气压力降低至1.45±0.03Mpa时，空压机未启动，则需要检查气动机构是否异常。通常，现场主要结合空气压力机控制回路进行排查。结合空压机的控制回路，可以看出以下几个原因均可能导致空压机的不启动：①电源空开断开②热偶动作导致节点不通③压力降至1.45±0.03Mpa时压力开关的节点未导通，可能是压力开关损坏，也可能是压力开关老化使节点值变小，小于1.45±0.03Mpa④电机缺相断相⑤电机烧毁。通常现场人员可以使用万用表进行导通、电压测量，从而准确判断出故障原因。

四、提高设备运行可靠性

综上所述，可以看出气动机构由于机构的特殊性以及受环境温度影响，出现异常的概率较大。一旦机构异常，情况不严重者可以带电进行处理，但如果涉及高压气路渗漏，则必须停电处理，影响线路供电的可靠性，因此气动机构断路器已逐渐被弹簧机构断路器替代，但是针对部分变电站现场仍尚在运行的气动机构断路器需要做好以下几方面工作来保证设备、电网的安全稳定运行：

⑴结合停电定期开展气动机构的大修维护，及时发现机构潜在缺陷并处理，尽量减少设备的非计划停运；

⑵加强现场运维人员的技能培训，熟知气动机构特点及原理，及时发现设备缺陷苗头，防止缺陷扩大化；

⑶完善备品备件的储备情况，备品备件储备不足，会严重影响设备故障停运的时间，因此必须做到备件充足，定时检查补充。

参考文献:

【1】陈涓，LW15-252型断路器气动操作机构的故障分析，2008年抗冰保电优秀论文集；

【2】王舶仲，魏娟，彭劢，LW15型断路器打压频繁故障的研究,科学交流。