一起220kV GSP—245EH型断路器慢合故障的分析与处理

徐朋江

摘 要：断路器对电力系统的安全和稳定起着非常重要的作用，伴随着电力系统的发展以及运行方式的多变，需要经常对断路器进行操作。但断路器慢分慢合现象时有发生，从断路器本体、操作机构、控制回路等方面总结分析故障发生的原因，有利于故障发生时快速准确处理故障。

关键词：断路器；慢合；换向阀；故障

引言

高压断路器是变电站主要的电力控制设备，具有灭弧特性，当系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当系统发生故障时，它和继电保护配合，能迅速切断故障电流，防止扩大事故范围。案例中介绍了一起220kV GSP-245EH型断路器慢合的问题，通过对测试数据的分析，最终找到问题根源并处理了故障，同时提出了彻底的解决方案。本案例为断路器液压机构的设计、制造和运维方面提供了可借鉴的现场经验。

1 故障情况及设备原理介绍

2014年12月30日，某站进行220kV设备操作。在执行220kV母联2012开关由热备用转运行的操作时，发出合闸命令后，B、C相开关合闸，A相无反应，随后本体三相不一致保护动作跳B、C相，15秒后A相开关合闸，之后本体三相不一致保护动作跳开A相，从上述情况看，220kV母联2012开关A相出现慢合。

220kV某变电站220kV设备为河南平高东芝公司GIS产品，此次出现慢合故障的开关型号为：GSP-245EH型六氟化硫断路器，开关操作机构为液压机构。

1.1 分闸操作

当液压操作缸处于合闸状态，分闸指令一给出，分闸线圈B-10受电，控制阀B-3向右移动，转换结束。操作缸B-1中活塞上面的高压油被排出并流到油箱。然后液压操作活塞B-2借助于操作缸中传动杆侧的高压油向上移动，传动杆侧的高压油由贮压器B-40供给。此外，操作活塞的传动杆侧承受着常高压，此时活塞的上部与油箱相连，于是活塞稳定的保持在分闸位置。

1.2 合闸操作

当液压操作缸处于分闸状态，合闸指令一给出，合闸线圈B-11受电，控制阀B-3向左移动，转换结束。高压油从贮压器流到操作缸中活塞的上部，此时操作缸中活塞的两侧都充有高压油。操作机构的工作原理为活塞压力差原理，即活塞上侧的表面积大于传动杆B-4侧承受压力的面积，于是活塞向下移动。借助于压力差，于是活塞稳定的保持在合闸位置。

2 故障原因分析

2014年12月30日上午9时，220kV某站母联2012开关A相发生慢合故障后，检修继保人员到场检查合闸回路正常、合闸线圈电阻为22.3Ω（正常）。平高东芝GIS设备液压机构此前有出现过类似故障，因超过半年未操作，开关一直处于分闸状态，整个液压机构在分闸的工况下，可能导致液压油路出现沉淀以及换向阀滑动阻力大，影响分合闸时间以及分合闸速度。初步确定了原因之后，检修人员对液压机构进行了泄压及打压，目的是使得整个油路能够循环起来，促进液压油流动，经过三次泄压打压之后，对开关再次进行了分合闸操作，都能够正常动作，最后经多次分合闸之后，确认开关可正常操作，待进一步处理。

2015年2月6日，检修人员协同厂家及试验人员到现场准备对某站220kV母联2012开关A相液压机构进行控制阀及液压油的更换工作。但凡更换液压机构控制阀都必须要对开关进行机械特性测试，现场220kV设备的运行方式为220kV1M、2M母线都带电运行中，因开关特性测试需要从母联开关两侧接地刀闸处取信号，需将一侧接地刀闸的接地连接片拆除。现场两段母线带电，拆除接地刀闸连接片会产生强烈感应电，不能进行特性测试所以不能更换液压机构控制阀。现场人员决定先对液压机构的液压油进行更换，更换完成后对液压机构进行低电压动作测试。经查找现场交接试验报告及出厂报告显示该台开关的各项试验数据均正常。但在现场测试低电压动作时发现一个异常情况，2012开关A相在低电压分闸临界值时会出现一个中间状态，控制阀动作但開关没有分闸，且此时液压机构压力迅速下降到零压且机构无法建压。经过反复4次试验，开关A相在分闸临界值都会出现此种状况，开关B、C相没有出现这种情况。经与厂家人员讨论推断开关A相液压机构控制阀在低电压分闸时会导致控制阀处于中间状态，从而使机构压力迅速泄为零，且无法建压。经部门讨论申请停220kV 2M母线及2012开关对控制阀进行更换。

3 故障处理

2015年2月9日，由变电所申请某站220kV 2M母线停电转检修配合更换220kV母联2012开关A相液压机构换向阀（控制阀）。检修班人员协同厂家及试验人员到现场在更换换向阀（控制阀）前后分别对母联2012开关进行了开关特性测试及低电压动作测试。

经过更换控制阀并对机构进行调整的前后测试数据对比，开关全电压操作下的特性测试数据及低电压测试数据全部合格（更换控制阀前合闸不同期为3.1ms，更换后为0.8ms），且更换控制阀后低电压测试时没有发现之前A相的状况（控制阀处于中间状态），低电压测试经反复操作及测试后确认无误，最终判定更换控制阀后开关测试数据正常，设备可投运。

4 220kV GSP-245EH型断路液压机构改进措施

经过对故障阀体分析、试验及解体后确定为液压机构控制阀体在分合闸过程中露出在发体外的部分受到环境、温湿度等影响表面有轻微氧化物，进而导致在分合闸过程中产生卡阻，直接影响液压机构的正常工作。经过对故障控制阀进行滑动阻力测试过程中发现，某站2012开关A相控制阀阀芯阻力比正常阀芯偏大。

这也论证了我们最初的推断，因为造成慢合的原因是因为阀芯卡阻，所以处理方案的重心在于增大分合闸线圈出力，解决因换向阀芯氧化层产生摩擦力影响分合闸线圈正常动作。经过我们与厂方人员反复论证后的处理方案为：控制阀拐臂增幅结构，即在合闸线圈和换向阀之间设置拐臂，利用拐臂比增加驱动控制阀的力（增加为 1.3 倍）。

更改后的控制阀、分合闸线圈及拐臂组成的结构经过以下各项测试合格后进行现场改造：（1）拐臂增幅后线圈的驱动力、换向阀的动作载荷；（2）动作特性（合闸时间、最低动作电压）；（3）连续分合操作试验（5000次）确认耐久性、确认有无异常动作；（4）稀频度试验（放置1个月后确认合闸特性）。

5 经验总结及预控措施

我们力争在2016年内完成平芝开关控制阀的整改，彻底解决GSP-245EH型断路慢合的隐患。通过此次事件的故障分析及整个处理过程，使我们对于断路及其液压机构有了一个新的认识，通过现场的处理使我们检修人员对于断路器液压机构的工作原理及试验相关技术技能都有了很大的提升。

预控措施：

（1）对于整改后的控制阀结

构进行在运后的稀频度跟踪测试，确保设备正常运行，如有类似故障将进一步进行结构改造或更换。

（2）在停电防拒动检查及日

常运行维护中，检修运行人员应严格按照《GSP-245EH型断路液压机构换向阀专项检查作业指导书》及《GSP-245EH型断路防拒动检查作业指导书》的相关标准进行，发现问题及时反馈。

参考文献

[1]河南平高东芝厂家设备说明书及出厂、交接试验报告[Z].