LW10B-252型220kV断路器液压机构原理及打压异常的分析

LW10B-252型220kV断路器液压机构原理及打压异常的分析

黄永立

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司海口分局

邮编:570300

一、前言

500kV福山变电站共在运7组河南平顶山高压电气股份有限公司LW10B-252型220kV液压机构断路器，2009年6月投运至今已超过10年时间，断路器液压机构主要部件存在老化及性能降低的风险，日常运行中曾多次发现断路器打压异常的缺陷，本文通过介绍设备原理及结构，了解相关设备缺陷的特征表象，熟悉相关运维措施及应急处置流程，为现场人员开展处置提供一定参考。

二、断路器液压机构工作原理

2.1 电气控制回路原理

图1 储能电机启停控制回路

图3 油压整定值设定

表1 储能电机启停控制回路元件表

电机打压控制回路说明：

1） 正常运行方式下，储能电源空开QF1在合闸位置，当油压值下降到≤25±1MPa时，KP5的1-2接点接通，KP6的1-2接点接通，电机正常时热继电器EHP不动作，95-96接点闭合，储能电机启动继电器KM带电励磁，1、3、5接点闭合，73-74接点闭合，储能电机启动，油泵开始打压。信号回路中的144-145接点闭合，后台报“油泵打压动作”信号，电机打压时间继电器KT带电。

2） 当油压升高至26±1MPa时，KP5的1-2接点断开，KP6的1-2接点还在闭合位置，此时储能电机仍在转动，油泵继续打压，电机打压时间继电器KT带电。

3） 当油压升高至大于26±1MPa时，KP6的1-2接点断开，储能电机启动继电器KM失电失磁，油泵打压完毕。电机打压时间继电器KT失电，信号回路中的144-145接点断开，后台报“油泵打压复归”信号。

4） 当油泵打压2min-2.5min后油压值仍未大于26±1MPa时，电机打压时间继电器KT动作，15-16接点断开，储能电机启动继电器KM失电失磁，油泵停止打压，信号回路中的142-143接点闭合，后台报“油泵打压超时动作”信号。

5） 当储能电机有异常时，热继电器EHP带电励磁，95-96接点断开，储能电机启动继电器KM失电失磁，1、3、5号接点断开，储能电机失去电源，持续2min-2.5min后信号回路中的142-143接点闭合，后台报“油泵打压超时动作”信号。

2.2操动机构原理

图4 液压机构部件图

2.2.1贮压

接通电源，电机带动油泵转动，油箱中的油经过滤器、低压油管、油泵，进入贮压器上部，压缩下部的氮气，形成高压油，由于贮压器的上部与工作缸活塞上部及二级阀相连，因此高压油进入图中所示的高压区域，当油压达到额定工作压力时，压力开关的相应接点断开，切断电机电源，完成贮压过程。在贮压过程中或贮压完成后，如果由于温度变化或其他意外原因使得油压升高到安全阀开启油压时，压力开关内的安全阀自动打开，把高压油放回到油箱中，当油压降到额定压力时，安全阀关闭。

2.2.2合闸操作

合闸电磁铁接受命令后，打开合闸一级阀的阀口14.1，关闭阀口14.2，高压油经一级阀进入二级阀阀杆19的活塞下部，推动阀杆向上运动，从而带动管阀向上封住工作缸下部的合闸阀口，打开管阀下部的分闸阀口，高压油经管阀内腔进入工作缸下端，由于工作缸活塞下部受力面积大于上部，便产生一个向上的冲力，推动活塞向上运动实现合闸。工作缸活塞向上运动的同时也带动辅助开关转换，主控室内的合闸指示信号接通，分闸回路接通（可接受分闸指令），同时带动辅助开关的滑环指向分合闸指示牌的“合”。

合闸电磁铁电源切断后，合闸一级阀在弹簧力及油压作用下阀口14.1关闭，14.2打开，切断高压油路，二级阀阀杆活塞下部与油箱相连。

2.2.3分闸操作

分闸电磁铁接受命令后，打开分闸一级阀的阀口2.1，关闭阀口2.2，高压油经一级阀进入二级阀阀杆19的活塞上部，推动阀杆向下运动，从而带动管阀向下，使管阀与工作缸下部的合闸阀口分开，管阀下部进入分闸阀口，阻止高压油通过管阀内腔向上流动；同时，工作缸活塞下部与油箱连通成低压状态，活塞在上部油压作用下向下运动实现分闸。同时也带动辅助开关转换，主控室内的分闸指示信号接通，合闸回路接通（可接受合闸指令），带动辅助开关的滑环指向分合闸指示牌的“分”。

分闸电磁铁电源切断后，分闸一级阀在弹簧力及油压作用下阀口2.1关闭，2.2打开，切断高压油路，二级阀阀杆活塞上部与油箱相连。

三、断路器液压机构历史缺陷及原因分析

3.1 历史缺陷统计

3.2 液压机构打压异常的原因分析

3.2.1 电气控制回路方面原因

1） 油泵打压液压压力启动值与复归值之间相差过小。液压压力因为天气变化、元件之间密封不好、压力表自身误差等原因造成液压压力稍微降低时便启动油泵打压，稍大于动作值后便停止打压。

措施：可结合停电检修，对油泵打压的动作值及复归值进行重新设定；更换密封不良元件；更换误差不满足要求的压力表。

2） 储能电机启动继电器KM的73-74接点黏连，无法可靠断开，造成油泵在略低于26±1MPa时启动，略大于26±1MPa时复归。

     措施：可结合停电检修，对储能电机启动继电器KM进行检查更换。

3）信号回路异常，误报打压超时。

措施：确认机构打压无异常后，排查信号回路异常故障。

4）微动开关触点异常。微动开关触点行程小，加之频繁动作，因而可造成触点变形而不能自动返回；或者触点弹片受潮氧化变质，失去原有弹性。

措施：更换新的微动开关。

5）其他原因。

3.2.2 机械方面原因

1） 液压机构外漏。机构部件间的高压连接管接头松动或变形损坏，接头根部密封磨损、老化，元件自身制造工艺不良等引起外漏，这种故障用肉眼易从机构外表观察到。

措施：可收紧或更换高压连接管接头螺帽卡套和密封垫圈进行处理。

2） 液压机构内漏。具体为机构组件内部高低压区之间的阀密封不严，表现为高压泄压阀没关紧，控制阀门阀线不均、有缺口或损伤，安全阀弹簧疲劳、老化，液压油内有杂质垫在阀密封线面上，油泵逆止阀球面密封不严，油泵低压油有气体，一、二级阀内部密封不严等。

措施：关紧泄压阀，分、合一次液压系统冲走阀口上的异物或过滤或更换液压油，拆装器件，更换密封件；研磨密封阀线，更换阀针、疲劳弹簧，一、二级阀等。

3）气温降低，液压机构内的橡胶密封圈长期使用后老化，热胀冷缩明显，造成渗油，高压油渗漏至低压油等。

     措施：可结合停电检修，更换液压机构内的老化橡胶密封圈。

4）电机、油泵存在故障，无法正常工作。

     措施：可结合停电检修，更换故障的油泵、电机。

5）其他方面原因。

四、日常运维措施

5.1 运行监控

海口区控人员运行监控时应关注监控后台显示的220kV断路器油泵打压动作及复归信号，福山站220kV液压机构断路器油泵打压时间约在7-12秒之间，当油泵打压时间超过40秒时，后台会报“油泵打压超时”，若断路器打压异常导致油压过低时还会闭锁相关分合闸控制回路，后台报断路器控制回路断线、断路器压力低闭锁重合闸、断路器压力低闭锁合闸、断路器压力低闭锁分闸等信号，此时现场应迅速组织人员开展应急处置。

5.2 日常巡维

日常巡视巡维人员应打开220kV液压机构断路器机构箱：1.检查油压表指示值在正常范围内；2.检查液压系统各可视管路接头及阀门有无渗漏现象，各阀门位置、状态正确；3.观察低压油箱的油位是否正常（液压系统储能到额定油压后，通过油箱上的油标观察油箱内的的油位，应在最高与最低油位标识线之间）；4.检查打压油泵无渗漏油。