交流滤波器断路器液压机构常见漏压原因分析

王小岭， 赵伟杰

(中国南方电网有限责任公司超高压输电公司 昆明局, 云南 昆明 650217)

0 引言

液压弹簧操动机构以其设计简洁、可靠性高、损耗小等诸多优点在很多变电站GIS组合电器中广泛应用[1]，随着特高压直流的不断建设投产，许多换流站交流滤波场也开始采用此种形式的断路器。

换流站交流滤波器不同于普通GIS组合电器设备，其断路器动作频率远高于GIS组合电器，所以对断路器液压弹簧机构的磨损也就更为严重，进而发生机构频繁打压的几率也更高。

1 液压弹簧机构介绍

1.1 基本原理介绍

目前使用的液压弹簧机构无论其等级如何，其基本结构大致相同，机构根据其实现功能，可分为功能模块、动力模块、监视模块、控制模块以及储能模块，这种设计的优点在于结构紧凑，减少漏点以便于检修[2]，其基本结构见图1。

图1 液压弹簧操作机构基本结构

1.2 交流滤波器断路器介绍

以云南省±800 kV某换流站为例，该换流站共有4大组交流滤波器，共18小组(4A、4B、2C、8D)，每个大组作为一个元件接入500 kV交流场中，每个大组设独立的交流滤波器母线，该母线上分别由分组断路器和隔离开关等设备连接小组滤波器。每小组均提供额定无功160 Mvar，总共可提供的无功功率为2880 Mvar。可以根据系统要求通过投切交流滤波器的数量来改变交流电压、滤除谐波和提供无功功率[3]。

交流滤波器根据其型式不同，其投切的频次也不尽相同，据统计该换流站自2013年投运以来，交流滤波器投切次数至少2000次以上，最多高达3000余次，年平均动作次数在400次左右，最多高达500次，具体统计见表1。

表1 500kV交流滤波场断路器机构动作次数统计

1.3 频繁打压判据

该换流站交流滤波器断路器采用ABB公司HMB- 8型液压机构，根据规程规定，并综合ABB 公司对HMB- 8型液压弹簧操作机构的运行维护要求以及开关类产品的整体要求：扣除由于断路器操作引起的机构打压次数，断路器在无操作或操作较少的情况下，HMB- 8型液压弹簧机构频繁打压判据为24h内电机启动20次以上，综合考虑每月的平均打压次数，若每天打压平均次数超过10次，也视为频繁打压故障，需要对机构进行检查处理[4]。

1.4 交流滤波器断路器故障统计分析

结合频繁打压判据要求统计，自2013年正式投运以来，出现28台次液压弹簧机构频繁打压或严重漏压故障，解体检查导致频繁打压的原因，其主要是由储能模块斯特封出现划痕造成的内漏或缸体开裂，少数为机构外漏或受环境温度影响，具体统计如表2。

表2 500kV交流滤波场断路器机构故障信息统计

2 频繁打压原因分析

2.1 机构液压油外漏

出现机构液压油外漏导致频繁打压一般是由于密封垫圈破损或安装工艺引起，此类故障极为容易判别，通过观察即可判断故障位置[5]，针对性处理即可。

2.2 换向阀故障

分、合闸继电器换向阀故障导致的频繁打压一般会出现在断路器在分或合某一位置时，此类故障可根据实际表象进行判断，通过更换换向阀可以得到解决。

2.3 环境影响

一些地区昼夜温差较大，导致机构内油压不稳定，通常表现为温度较低时打压，而温度回升时恢复正常，因设计弹簧满压至启动油泵的行程为1毫米，部分生产厂家为避免温度对打压的影响将此行程增大至2.5毫米，效果明显改善。

2.4 储能模块故障

储能模块故障导致的频繁打压是最常见的一种内漏类型，通常是由于长期磨合后油内生的杂质引起，油内杂质游离至储能模块斯特封处，随着断路器动作次数的增多斯特封与储能缸内部划伤加剧，进而导致机构频繁打压，通过对机构定期滤油可适当改善，但不能杜绝。

2.5 缸体开裂

缸体开裂造成的频繁打压是内漏最严重的一种，其基本表相为机构无法报压，打压频率极高甚至造成建压失败，此种故障多为缸体材质和内部密封工艺引起，出现此类故障只能更换缸体才可以解决。

3 液压机构频繁打压解决思路

根据以上分析，针对机构液压油外漏和换向阀故障引起的频繁打压可直观根据具体故障位置进行处理。而环境温度影响造成的间歇性频繁打压可效仿一些成熟经验，适当增大弹簧满压至启动油泵的行程加以解决。缸体开裂造成的频繁打压往往是缸体批次的问题，需要改进材质及生产工艺。出现频次最多的储能模块磨损造成的频繁打压可参考以下方式进行解决：

3.1 定期开展机构滤油

因交流滤波器断路器动作次数多，期间发生元件相对运动产生杂质属正常现象，所以，定期对液压油进行充分过滤去除油内杂质十分必要，建议形成规范定期开展。

3.2 优化故障判别处理方式

常规的储能模块故障处理方式为将机构三个储能模块全部进行更换，此种作业方式虽能解决问题，但无疑会造成材料的浪费，且如果储能模块未出现明显密封损坏，在不解体的情况下很难准确定位具体故障模块，通过观察判断储能模块问题准确性低，采用专用储能模块检测装置进行打压试验，通过压力曲线可以确定具体故障模块，见图2、图3，即达到快速定位故障的目的，又可避免无谓的材料损失。

图2 储能模块正常压力曲线 图3 储能模块故障压力曲线

4 结论

本文系统分析了运用于换流站交流滤波器场断路器液压机构常见的频繁打压故障，并对每种故障的分析处理方式进行阐述，针对故障率最高的储能模块创新性提出了检测方法，对于现场分析处理断路器液压机构频繁打压问题具有重要意义，可为其他换流站提供参考借鉴。