断路器液压操作机构的异常分析

黄 备

(湖南省南津渡水电站，湖南永州 425100)

南津渡水电站 (以下简称“南电”)是20世纪80年代引进外资修建的径流式电站，装机容量3×20 MW，属灯泡贯流式机组。10 kV和35 kV系统原使用多油手车式开关，因此类开关事故率较多，后来改用真空手车式开关代替;110 kV开关站有4台SW6－110型断路器，该断路器采用CY3型液压操作机构，由北京开关厂制造。该型液压操作机构具有结构简单、功率较大、操作稳定、便于维修等优点，但故障率明显高于弹簧机构和电磁操作机构。据统计，在用过此类型液压操作机构的电站和变电站中，液压系统故障占绝大多数，而机械故障较少，特别是在一些运行已久的老电站，这个问题显得尤为突出。

1 一般性故障及处理措施

南电的高压电气设备已运行近20年，由于运行时间较长，电气设备都出现了不同程度的老化，高压断路器液压机构，出现故障的几率也增大，给电站的安全稳定运行造成一定的影响。

1.1 液压机构密封圈变形

(1)故障现象及原因分析

目前，国内很多电站的液压机构使用以三元乙丙烯作材料的尼龙垫和聚氯乙烯橡胶的密封圈，它们在超过45℃的环境下使用易变形。而在炎热的夏天，开关油温往往超过50℃，在一定油压作用下容易发生变形破损。

(2)故障实例及解决办法

南电曾发生过因密封圈老化破损而大量漏油的事故。后来将密封圈改为在较高油温中性能也能保持稳定的丁氰橡胶密封圈后，再未发生过因密封圈的原因而导致的漏油事故。

1.2 微动行程开关、压力表电接点失效

(1)故障现象及原因分析

微动行程开关和电接点压力表在长时间使用后，加上液压机构箱四周湿度偏大，容易引起行程开关触点和压力表电接点严重氧化而出现接触不良，造成油泵频繁补压。

(2)故障实例及解决办法

南电曾因为微动开关和电接点接触不良，常出现油压过高、油压分/合异常误告警。为了消除这些安全隐患，规定每年对行程开关触点进行检查和打磨，对压力表电接点进行校验，并定期校核油压表，且每3年更换微动行程开关，从而杜绝了类似故障的再次发生。

1.3 液压机构内部球阀关闭不严

(1)故障现象及原因分析

按照南电的运行规程，在没有进行任何操作的情况下，每天油泵正常启动打压2～3次，如果出现打压5次以上，运行值班人员就要特别留心并加强巡视，打压次数达到8次以上时，应采取停电检修措施。一般情况下，油泵的频繁启动打压对断路器的分/合操作不会造成直接的影响，但如果长期不进行处理，断路器的分/合速度会越来越慢，分断性能会越来越差，小故障也可能会演变成大故障。该类故障产生的原因为液压机构发生外部渗漏或内部渗漏。

(2)故障实例及解决办法

南电的断路器液压操作机构曾经出现过1次严重的外部渗漏，故障是由高压连接管接头出现松弛而引起的。这种故障值班员很容易发现，并且处理也不复杂，只需将高压连接管接头螺帽拧紧即可，关键问题是加强值班人员的责任心，及时发现，随时处理。

内部渗漏则很难从机构的外表观察到，因为这一般是由液压机构组件内部高、低压区之间的阀门密封不严造成的。2005年南电就曾发生过内部阀门密封不严造成的泄漏事件，当值运行人员巡检时发现机构箱内有细微的渗漏声，用手触摸时发现油泵发热，经采取立即停电检修的措施，避免了安全事故的发生。当时如果值班员责任心不强或判断不正确，则可能无法及时发现事故隐患。因此，加强值班、运行人员的安全教育和业务培训是及时发现和解决常见事故隐患的有效手段。

另外，液压油如果不清洁，也可能会造成漏压，从而引发油泵频繁打压。南电为防止因液压油的不洁净而造成漏压，规定每2年将断路器液压油全部过滤1次，并且为了防止过滤时液压油被室外灰尘所污染，一般应在干净的室内环境下过滤，过滤好后再进行液压油的更换。

1.4 油压过高导致电气闭锁

(1)故障现象及原因分析

南电液压操作系统正常油压范围是21～23.5 MPa，但随着环境温度的降低，油压降低到21 MPa时油泵会自行启动打压，而当环境温度升高时，油压也会逐渐上升，一旦油压超过23.5 MPa的限值，高压断路器就有可能出现电气闭锁而拒动。

(2)故障实例及解决办法

2003年，南电在就出现过上述故障情况。通过采取在机构箱内安装加热器和可调节温控器的措施，使机构箱即使在湿度很大或气温变化时也能保持干燥和恒温，这样，系统油压就不会轻易发生变化了。此外，加锁关严机构箱的前、后门，并定期检查箱体加热器和温控器是否良好，在有效防止油压过高导致电气闭锁故障的同时，也可延长箱内电气设备的使用寿命。

1.5 电动机控制回路故障

南电的液压机构打压电动机为直流电机，运行情况总体比较平稳，但是电动机的控制回路还是出现过停止电触点损坏、中间继电器触点粘死和直流接触器卡滞等故障，这些问题需要值班人员经常检查，做到及时发现并进行处置，否则可能出现电机烧损事故。

2 严重故障及处理措施

2.1 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。

2.2 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 检修注意事项

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20 mm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2 h以上，以便确认整个液压系统密封正常、无渗漏。

4 结束语

南津渡水电站出现的高压断路器液压操作机构故障，主要是由于设备陈旧老化以及维护不善所引起。只有加强设备管理，平时做好电气定期维护工作，并制定出切实有效的检修规程，使电气设备始终处于健康水平，才能确保安全生产。