灵宝换流站2201断路器A相合闸电阻不能投入问题浅析

闰兴龙+薛飞+王辉

摘要：断路器是电力系统重要的设备。文章介绍了断路器本体结构及工作原理，结合灵宝换流站2009年年度检修期间2201断路器A相合闸电阻不能投入问题，介绍了故障处理过程，分析了故障原因，提出了整改措施。

关键词：换流站；断路器；合闸电阻；设备故障；整改措施；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM854 文章编号：1009-2374（2016）36-0171-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.085

1 概述

断路器是换流站的重要设备，它不仅可以开断与闭合高压电路的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，迅速切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统的安全运行。灵宝换流站采用河南平高电气股份有限公司生产的SF6断路器，220kV交流场采用的是LW10B-252/Y3150-40型和LW10B-252/Y3150-40DZ型断路器，其中LW10B-252/Y3150-40DZ型断路器带有合闸电阻，装设在220kV侧换流变支路。330kV交流场采用LW10B-363/Y3150-40型和LW10B-363/Y3150-40DZ型断路器，其中LW10B-363/Y3150-40DZ型断路器带有合闸电阻，装设在330kV侧换流变支路。

2 灵宝换流站断路器的本体结构及工作原理

2.1 本体结构

断路器的本体结构由灭弧室、合闸电阻、均压电容器、绝缘支柱、五联箱（三联箱）组成。

2.1.1 合闸电阻。合闸电阻由三大部分组成：瓷套装配、动触头系统和静触头系统。

灵宝换流站断路器的合闸电阻是辅助断口，在电路上同灭弧室并联，其作用是用来限制换流变压充电时的励磁涌流，它在主断口（灭弧室）合闸前几个毫秒投入，在灭弧室刚刚合上（经刚合点后）若干秒后自动切除。合闸电阻投入只是在合闸时进行。合闸电阻的阻值为1500±5%Ω，提前投入时间为10～14ms，这个时间不可调。

合闸电阻的动作原理：操作杆（2）在五联箱中的拐臂及连扳的带动下向右运动，弹簧（6）随之被压缩，当导电杆（13）头部与静触头部分的触指（16）接通时，合闸电阻断口先于主断口10～14ms接通，在灭弧室主回路接通后，電阻被短接，这时五联箱中的拐臂上的小拉杆拉动半轴转动，使电阻操作杆在合闸运动中脱扣，操作杆此时失去了动力来源，靠脱扣的初速前行一段距离后停止，在被压缩后储备一定能量的弹簧的作用下，整个操作杆向左返回，操作杆上挡板（5）与法兰（4）的A面接触后（A面处有缓冲垫）操作杆停止，完成电阻的合、分动作。

2.1.2 绝缘支柱。支柱瓷套不仅是断路器的对地绝缘支柱，同时也起着支撑灭弧组件的作用。支柱由三节瓷套组成，上两节尺寸相同，瓷套中间装有隔环，隔环两侧装有密封圈。每节瓷套两端面均为主要密封面，两节瓷套中间装有导向盘，导向盘中间压装有导向套，上节瓷套端面装有连接法兰，连接法兰下部装有吸附剂框，连接法兰外侧（靠近五联箱一侧）装有两个自动接头，使支柱与电阻、灭弧室气体连通。绝缘拉杆两端连接有金属拉杆，上拉杆通过连接法兰的内孔和轴套伸出法兰外并与接头连接，接头的销孔中心至连接法兰的上端面距离为121±0.5mm，绝缘拉杆的下端与下拉杆连接，下拉杆通过密封座与对接上法兰连接在一起。

2.1.3 五联箱。五联箱实际是一套动作分配机构，通过其内部的各连接板、拐臂使得支柱绝缘杆的单一直线运动分成四个方向的直线运动，实现工作缸与灭弧室的传动比近似于0.9∶1。

2.2 工作原理

断路器接受合闸命令后，高压油推动活塞向合闸方向运动，此时支柱拉杆向上运动，拐臂焊装（5）和拐臂装配（6）随之同向运动，连扳（3）带动灭弧室接头（2）向上方运动，实现灭弧室合闸。与此同时，带动连板（7）驱动合闸电阻动触头合闸，电阻提前于主断口10～14ms接通，此时连板（7）继续驱动电阻动触头完成合闸运动，连板（7）运动时，带着小连板随动，小连板拉动半轴在其轴心逆时针转动，当运动到该脱扣的位置时（即主断口合上，电阻断口被短接之后），脱扣装置自动脱扣，拐臂装配（6）、连板（7）及动触头操作杆（17）在电阻动触头内被压缩的弹簧的驱动下，朝与合闸相反的方向运动，即拐臂装配（6）与拐臂焊装（5）相对逆向转动，电阻动触头返回原位（准备第二次合闸）。

当液压系统接受分闸命令后，常高压油推动活塞向分闸方向运动，即支柱拉杆向下运动，拐臂焊装（5）随之转动，此过程拐臂装配（6）、连板（7）不动，连板（3）带动灭弧室动触头向下方运动，实现灭弧室的分闸。

当断路器分到底的时候，拐臂装配（6）上的脱扣装置在复位弹簧的作用下，自动复位，脱扣装置锁扣扣上，准备再次合闸。

3 事件简介

2009年5月，灵宝换流站年度检修期间进行2201断路器动作特性试验时，发现A相断路器两侧合闸电阻信号无法采集，初步判断为合闸电阻在断路器合闸时并未投入。

4 处理过程

4.1 五联箱调整

根据灵宝站检修记录，2007年4月，灵宝站年度检修时，发现2201断路器B相北侧合闸电阻未投入；2008年4月，灵宝站年度检修时，发现2201断路器A相北侧合闸电阻未投入，两次均对偏心齿进行调整后恢复正常。根据以往处理经验，决定先排气，打开五联箱进行检查，发现该合闸电阻传动部分存在问题，拐臂装配处不能复位，进行调整但无效果。对偏心齿进行调整，但将其调整到极限位置时半轴仍不能复位，更换新的拐臂装配后进行调整，合闸电阻仍无法投入。

4.2 判定松动部位

经现场检修人员对各元器件逐项检查，发现支柱上拉杆接头高出正常标准6mm，这使得断路器机构传动造成很大误差。

进一步对机构箱内进行检查，发现下拉杆与法兰盘连接松动，拉杆连接部位有松动现象。初步判断2201断路器A相工作缸和钢制下拉杆对接部位、上法兰与钢制下拉杆部位松动，造成五联箱内部传动未到位，半轴不能复位，造成合闸操作过程中合闸电阻不能动作。

4.3 解体分析

对支柱进行解体作进一步检查，先检查接头1和接头6部位是否存在松动，然后将接头1和接头6去掉，解开支柱两节瓷套的连接螺钉、上下连接法兰，取出整个绝缘杆装配，对接头2、接头3、接头4、接头5部位的连接状态进行全面检查、判定，如有松动部位，再进一步解体，判定原因。如图3所示：

解体后发现下拉杆与法兰盘连接部位的确有松动现象。进一步检查发现2201断路器B相也存在类似问题，并且绝缘拉杆接头与下拉杆连接部位也存在松动现象。经过测量，A相提升杆中的钢拉杆PC12624与对接上法兰PC7643之间松动6mm（现场测量接头高度121mm已变为127mm），B相除提升杆中的钢拉杆PC12624与对接上法兰PC7643之间松动外，钢拉杆PC6089与提升杆上接头PC7127之间也有松动，而且用手都可以拧动。对此问题进行分析，初步认为2201断路器A相工作缸和钢制下拉杆对接部位、上法兰与钢制下拉杆部位松动，造成五联箱内部传动未到位，造成操作过程中合闸电阻未投入。

支柱装配（PA3593）中图样要求：螺纹连接处用厌氧胶粘牢。支柱拉杆与接头金属螺纹粘胶是平高公司通用的防松措施，自20世纪70年代平高公司从法国MG公司引进SF6断路器制造技术开始，这种技术沿用至今，国内外其他断路器制造厂商也都采用该技术措施防止金属连接螺纹的松动，并且这种螺纹防松技术还应用到液压机构、弹簧机构等需要防松的部位，因此这种结构是行业通用技术，采用这种结构的断路器设备，在此之前还没有发现这个部位发生松动的信息反馈。平高公司从做完机械寿命解体的支柱拉杆来看，也没有发生过松动，要拆卸这种金属连接螺纹，必须采取高温烘烤措施，用喷灯采取局部加热的措施将连接部位的厌氧胶烤化呈粉末状，才能将螺纹松开。对于涂胶的量要求旋合螺纹长度2/3以上均有厌氧胶，但现场解体支柱的旋合螺纹处却只有少量厌氧胶，初步判断现场出现的拉杆松动问题是由于厌氧胶涂敷不到位所造成的。

4.4 现场更换

平高公司立即组织进行3只新支柱的生产和试验工作，按照出厂标准试验合格后运抵灵宝现场。对新更换的断路器拉杆接头与上、下端金属连接件连接部位按照工艺要求重新涂厌氧胶，并在拉杆接头与上、下端金属连接件连接部位加装销钉，防止松动。更换完成后进行试验，按照设备交接试验标准进行，试验结果符合要求。目前，断路器运行正常。

4.5 交接试验

断路器更换完毕后进行相关试验，按照设备交接试验标准进行，试验结果符合要求。目前，断路器运行正常。

5 整改措施

（1）针对5月12日发现的2201断路器A相下拉杆与法兰盘连接部位松动导致合闸电阻无法投入的问题后，决定对换流站全部20组断路器进行清查，共发现220kV侧8台13相，330kV侧5台9相断路器存在类似问题，根据现场检查结果，除2201断路器外，2601断路器C相松动较为严重，其他相断路器拉杆松动情况轻微；（2）对排查出的拉杆有轻微松动的20台产品，运行人员定期或操作后对产品进行巡查，观察断路器拉杆是否出现松动，待停電时全部更换。同时在对接法兰处画出标示线，以便巡视人员观察诊断。

6 结语

经过上述处理分析得出，灵宝换流站2201断路器A相合闸电阻无法投入问题是由于断路器下拉杆与法兰盘连接部位松动，造成上拉杆接头与拐臂焊装、拐臂装配配合不当，拐臂装配半轴不能正确复位，造成五联箱传动偏差引起。分析灵宝换流站拉杆与接头处金属螺纹松动问题，经解体检查及分析，产品设计结构和工艺文件规定没有问题。拉杆与接头处金属螺纹松动的主要原因是装配工人在连接螺纹处涂敷厌氧胶位置错误，厌氧胶胶量不足，装配工人责任心、质量意识不强、没有严格遵守工艺。

参考文献

[1] 河南平高电气股份有限公司.LW10B-252、 363/3150-40型断路器安装使用说明书[S].

[2] 陈化刚.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M]. 北京：中国科学技术出版社，2001.

[3] 灵宝换流站运行规程[S].

（责任编辑：秦逊玉）