论文部分内容阅读
[摘 要]高压断路器作为电力系统主要的保护和控制设备，其动作可靠性直接影响电网的安全稳定运行。液压操作结构因驱动能量大、传动平稳、动作速度快等特点，广泛应用于220kV及以上电压等级高压断路器中。但机构由于加工工艺不良、传动环节复杂等原因常出现密封元件受损、动作失灵、接头不良等故障，严重影响断路器的正常工作。以下以LW6型液压操作机构为例，对液压操作结构常见故障进行介绍，分析故障原因，提出故障诊断技巧和处理方法。
[关键词]断路器；液压操作机构；故障；检修
中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0124-01
引言
高压断路器是电力输送的关键设备，其可靠性是保证电力系统可靠运行的必要条件。相关的统计数据表明，在断路器故障中有43%～45%是由机械故障引起的，因此断路器操作机构机械零部件的安全可靠性是保证断路器可靠运行的重要因素。操作机构的分合闸同期性、分合闸线圈电流、触头行程及储能电机电流等机械特性参数可以反映操作机构机械零部件的多种状态信息，基于操作机构的机械特性参数可对高压断路器的操作机构进行状态评估，及时了解和把握其运行状态，合理地制定检修计划，对保证断路器可靠运行、保证电网安全运行具有重要意义。
1 操作机构的机械特性
反映断路器操作机构机械特性的曲线主要有分合闸线圈电流波形、触头行程—时间曲线、分合闸同期性及储能电机电流波形。分合闸线圈电流波形可以反映操作机构中电磁铁本身及所控制的锁闩或阀门以及与之相连的开关本体传动机构、辅助触头在操作过程中的工作情况。触头行程—时间曲线可以反映操作机构的传动和本体触头的工作状况。分合闸同期性是衡量断路器开断性能的重要指标，但同期性曲线不能直接反映操作机构的机械性能。储能电机电流能直接反应储能电机本身如匝间短路及断路、电刷磨损等故障，还能反应操作机构的储能弹簧的状态，但想要通过储能电机电流来判断操作机构在运行时的储能状况往往还要结合振动信号等其他参数。因此，反映机构本身运行状况的主要是分合闸线圈电流波形和触头行程—时间曲线，它们能有效表征操作机构除储能状况以外的机械状况，从中可以提取出操作机构的状态信息，为操作机构状态评估及维护提供理论依据。所以，文中主要针对线圈电流波形和行程—时间曲线来研究高压断路器操作机构的机械特性。
2 液压操作结构常见故障诊断
2.1 外部渗漏
机构发生外部渗漏故障的主要原因有：管接头拧紧力矩不够，接头松动；管接头紧固时力矩过大，造成卡套密封线变宽偏斜；接头卡套损坏，毛刺或破裂；密封圈、垫片变形或损坏。当发现机构外部渗漏故障时，首先要定位渗漏点，其次针对不同渗漏原因，采取相应处理措施。处理措施为：选择合适的管接头拧紧力矩，緊固良好；除去接头处的毛刺或更换卡套；更换密封圈或密封垫。垫片密封铜垫在安装前宜加热使之变软，安装时一次成功，否则铜垫在拆装几次后压痕变位，易产生新的渗漏点。
2.2 液压管路混入气体
由于液压操动机构外接管路多且长，管路中积存的空气很难通过高压放油阀完全排尽，机构死角处残存的空气会形成空气垫，对液压操动机构动作特性产生影响。断路器进行分、合闸操作时，阀体或活塞运动依靠液压油的容积变化进行能量传递，当液压油受压时体积变化正常时才能满足动作机械特性要求，如此时油中含有空气泡（空气泡可压缩性远大于液压油），致使活塞运动时需首先压缩空气泡再压缩液压油，造成液压油整体容积变化较大，分合闸运动不稳定，三相同期不合格。
3 处理措施
3.1 运行中失压导致表压读数为0
液压机构在运行中，如存在泄漏（内部、外部），则可能导致出现喷油的严重故障，此时因为机构内部失压，表现为油压表读数快速降到0。南电就曾出现因液压机构外部泄漏造成油压表读数为0的情况，当值运行人员发现后，立即将该断路器的机械防慢分螺杆装好，以防止断路器带负荷慢分，进而引起爆炸，并及时检修，找到并处理好泄漏部位，补充液压油打压、排气至正常位，直到断路器恢复正常。
3.2 高压油管运行中脱落
运行中的液压机构，如因高压油管松弛，进而突然脱落，则会造成高压油大量涌出的事故。对可能出现的此类故障，应加强设备运行中的巡查加以预防，如发生该类故障，则应立即采取与上述“表压读数为零”故障相同的紧急处理措施，并更换已脱落的高压油管。
3.3 检修方法
a.问。提前询问值班人员故障现象，减少不必要工作量，提高检修效率。出发时，提前向运行人员详细询问故障现象，进行故障分析，初判故障原因，制定初步检修策略，备齐相应工器具、备品备件和检修资料图纸。b.看。通过观察来定位设备的故障点。液压操作结构很多内部故障可通过外部异常现象表现出来，如机构压力异常、油箱渗漏油等故障，这时可通过仔细观察机构外部异常现象进而大致确定机构内部故障点。c.摸。通过触摸，感知外部异常现象，进而诊断故障原因。当液压操作结构发生内部渗漏时，高压油通过渗漏间隙进入低压油腔时发生剧烈磨擦与冲击，能量转化为热能使部件局部温度异常升高，此时可通过触摸故障部位温升进而定位故障位置。d.试。对断路器进行分合闸动作试验，观察液压操作结构在分合闸状态下的状况，进而分析故障可能发生的位置和原因。当断路器发生分后即合、合后即分故障时，通过试分试合可较快地判断可能故障点。液压操作结构是一个逐级放大能量的逻辑系统，各部件腔室与管道在分合闸时的油压高低可以有下列几种状态：常高压、常低压、瞬间高压，通过断路器的分合动作试验，观察液压操作结构在分合闸状态下的渗漏情况的不同，可较快诊断出故障可能发生的位置和原因。
3.4 注意事项
在检修液压操作机构故障时，为防止损坏液压机构组件，首先应确保高压断路器已处于断开位置，并拉开断路器的控制电源和电动机动力电源，打开高压放油阀门，将油全部释尽，才能开始检修。为加强活塞的密封性，在活塞装入前应在贮压筒内加入20mm高液位的液压油。为确保整个液压系统不受污染，检修人员在检修前应将手清洗干净，并用纯氮气吹干液压管；如果需要更换新的机构备件，必须用新的液压油清洗干净才能装入。检修完成后，须将高压断路器保持在合闸位置2h以上，以便确认整个液压系统密封正常、无渗漏。
4 结束语
目前，具有液压操作结构的高压断路器已广泛应用于电力系统，以上通过对断路器液压操作结构的常见故障进行深入分析，总结出一套高效、实用的检修方法，有利于快速、准确、可靠的解决断路器检修中的实际问题，提高现场检修工作效率。提出的检修注意事项有助于检修工作人员提高现场检修水平，更好的保证设备和电网的安全运行。
参考文献
[1] 赵晨光.高压断路器弹簧机构常见故障分析及检修方法[J].河北电力技术，2013，32（3）：17-19.
[2] 唐专敏，范兴明，黄知超，等.高压断路器机械状态的评估与诊断方法[J].桂林电子科技大学学报，2011，31（1）：78-81.
[关键词]断路器；液压操作机构；故障；检修
中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0124-01
引言
高压断路器是电力输送的关键设备，其可靠性是保证电力系统可靠运行的必要条件。相关的统计数据表明，在断路器故障中有43%～45%是由机械故障引起的，因此断路器操作机构机械零部件的安全可靠性是保证断路器可靠运行的重要因素。操作机构的分合闸同期性、分合闸线圈电流、触头行程及储能电机电流等机械特性参数可以反映操作机构机械零部件的多种状态信息，基于操作机构的机械特性参数可对高压断路器的操作机构进行状态评估，及时了解和把握其运行状态，合理地制定检修计划，对保证断路器可靠运行、保证电网安全运行具有重要意义。
1 操作机构的机械特性
反映断路器操作机构机械特性的曲线主要有分合闸线圈电流波形、触头行程—时间曲线、分合闸同期性及储能电机电流波形。分合闸线圈电流波形可以反映操作机构中电磁铁本身及所控制的锁闩或阀门以及与之相连的开关本体传动机构、辅助触头在操作过程中的工作情况。触头行程—时间曲线可以反映操作机构的传动和本体触头的工作状况。分合闸同期性是衡量断路器开断性能的重要指标，但同期性曲线不能直接反映操作机构的机械性能。储能电机电流能直接反应储能电机本身如匝间短路及断路、电刷磨损等故障，还能反应操作机构的储能弹簧的状态，但想要通过储能电机电流来判断操作机构在运行时的储能状况往往还要结合振动信号等其他参数。因此，反映机构本身运行状况的主要是分合闸线圈电流波形和触头行程—时间曲线，它们能有效表征操作机构除储能状况以外的机械状况，从中可以提取出操作机构的状态信息，为操作机构状态评估及维护提供理论依据。所以，文中主要针对线圈电流波形和行程—时间曲线来研究高压断路器操作机构的机械特性。
2 液压操作结构常见故障诊断
2.1 外部渗漏
机构发生外部渗漏故障的主要原因有：管接头拧紧力矩不够，接头松动；管接头紧固时力矩过大，造成卡套密封线变宽偏斜；接头卡套损坏，毛刺或破裂；密封圈、垫片变形或损坏。当发现机构外部渗漏故障时，首先要定位渗漏点，其次针对不同渗漏原因，采取相应处理措施。处理措施为：选择合适的管接头拧紧力矩，緊固良好；除去接头处的毛刺或更换卡套；更换密封圈或密封垫。垫片密封铜垫在安装前宜加热使之变软，安装时一次成功，否则铜垫在拆装几次后压痕变位，易产生新的渗漏点。
2.2 液压管路混入气体
由于液压操动机构外接管路多且长，管路中积存的空气很难通过高压放油阀完全排尽，机构死角处残存的空气会形成空气垫，对液压操动机构动作特性产生影响。断路器进行分、合闸操作时，阀体或活塞运动依靠液压油的容积变化进行能量传递，当液压油受压时体积变化正常时才能满足动作机械特性要求，如此时油中含有空气泡（空气泡可压缩性远大于液压油），致使活塞运动时需首先压缩空气泡再压缩液压油，造成液压油整体容积变化较大，分合闸运动不稳定，三相同期不合格。
3 处理措施
3.1 运行中失压导致表压读数为0
液压机构在运行中，如存在泄漏（内部、外部），则可能导致出现喷油的严重故障，此时因为机构内部失压，表现为油压表读数快速降到0。南电就曾出现因液压机构外部泄漏造成油压表读数为0的情况，当值运行人员发现后，立即将该断路器的机械防慢分螺杆装好，以防止断路器带负荷慢分，进而引起爆炸，并及时检修，找到并处理好泄漏部位，补充液压油打压、排气至正常位，直到断路器恢复正常。
3.2 高压油管运行中脱落
运行中的液压机构，如因高压油管松弛，进而突然脱落，则会造成高压油大量涌出的事故。对可能出现的此类故障，应加强设备运行中的巡查加以预防，如发生该类故障，则应立即采取与上述“表压读数为零”故障相同的紧急处理措施，并更换已脱落的高压油管。
3.3 检修方法
a.问。提前询问值班人员故障现象，减少不必要工作量，提高检修效率。出发时，提前向运行人员详细询问故障现象，进行故障分析，初判故障原因，制定初步检修策略，备齐相应工器具、备品备件和检修资料图纸。b.看。通过观察来定位设备的故障点。液压操作结构很多内部故障可通过外部异常现象表现出来，如机构压力异常、油箱渗漏油等故障，这时可通过仔细观察机构外部异常现象进而大致确定机构内部故障点。c.摸。通过触摸，感知外部异常现象，进而诊断故障原因。当液压操作结构发生内部渗漏时，高压油通过渗漏间隙进入低压油腔时发生剧烈磨擦与冲击，能量转化为热能使部件局部温度异常升高，此时可通过触摸故障部位温升进而定位故障位置。d.试。对断路器进行分合闸动作试验，观察液压操作结构在分合闸状态下的状况，进而分析故障可能发生的位置和原因。当断路器发生分后即合、合后即分故障时，通过试分试合可较快地判断可能故障点。液压操作结构是一个逐级放大能量的逻辑系统，各部件腔室与管道在分合闸时的油压高低可以有下列几种状态：常高压、常低压、瞬间高压，通过断路器的分合动作试验，观察液压操作结构在分合闸状态下的渗漏情况的不同，可较快诊断出故障可能发生的位置和原因。
3.4 注意事项
在检修液压操作机构故障时，为防止损坏液压机构组件，首先应确保高压断路器已处于断开位置，并拉开断路器的控制电源和电动机动力电源，打开高压放油阀门，将油全部释尽，才能开始检修。为加强活塞的密封性，在活塞装入前应在贮压筒内加入20mm高液位的液压油。为确保整个液压系统不受污染，检修人员在检修前应将手清洗干净，并用纯氮气吹干液压管；如果需要更换新的机构备件，必须用新的液压油清洗干净才能装入。检修完成后，须将高压断路器保持在合闸位置2h以上，以便确认整个液压系统密封正常、无渗漏。
4 结束语
目前，具有液压操作结构的高压断路器已广泛应用于电力系统，以上通过对断路器液压操作结构的常见故障进行深入分析，总结出一套高效、实用的检修方法，有利于快速、准确、可靠的解决断路器检修中的实际问题，提高现场检修工作效率。提出的检修注意事项有助于检修工作人员提高现场检修水平，更好的保证设备和电网的安全运行。
参考文献
[1] 赵晨光.高压断路器弹簧机构常见故障分析及检修方法[J].河北电力技术，2013，32（3）：17-19.
[2] 唐专敏，范兴明，黄知超，等.高压断路器机械状态的评估与诊断方法[J].桂林电子科技大学学报，2011，31（1）：78-81.