一起变电站220kV开关油泵长时间打压无异常信号的分析与处理

潘铭

(国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314000)

1 引言

高压断路器作为特高压、超高压输变电的关键设备，主要用来接通和断开电路，并与保护装置、控制装置配合，限制故障范围，避免事故影响其他区域。目前，高压断路器多数采用液压操作机构，液压操作机构具有体积小、输出功率大、动作快且可靠等特点。在实际运行中，油泵频繁打压给高压断路器的动作造成了潜在风险，轻则致使高压六氟化硫(SF6)气体无法及时吹熄电弧，造成弧触头严重烧蚀，降低断路器寿命；重则无法正常断开线路，致使事故扩大至其他区域，会引起更大损失。

2 液压机构的工作原理

液压储机构工作原理:每台开关装有一只液压储能筒，操作能量储存在此储能筒内(N2充填)。液压储能筒由一泵管注入油，一根高压油管连接着操作机构和储能筒。此液压储能筒是一种活塞储能筒，可自由移动的活塞将氮气(N2)与液压油隔开。液压储能筒是预充了氮气提供的，活塞在预充压力的作用下处于油的一侧液压缸壁。在开关投运时，油泵将油打入液压储能筒，直至达到最大运行压力，油将活塞压往氮气一侧，由此提高了氮气一侧的压力。储能时用泵将油打入液压蓄能筒高压油一侧，预充氮气被压缩后，达到设定压力(32MPa以上)时停止，当氮气压力低(32MPa以下)时，油泵接通油重新从油箱打入液压储能筒；当氮气压力高(32MPa以上)时，通过压力开关B1以及连接的继电器，约在3s之内，油泵停止。另外在断路器打压到额定值32MPa时，由于时间继电器或者流量开关控制的供油量因氮气泄漏以及温度影响而导致不同，使得相同开关有不一样高的压力值(在31～33MPa波动)。会造成液压储能筒中压力下降到因素有:操作、内部泄漏(在液压回路中部分存在，即使开关不操作，油泵系统也会时时工作)、环境温度下降、氮气泄漏。

3 某变电站220kV西门子3AQ1系列开关案例分析

3.1 案例经过

某变电站主变220kV开关油泵长时间打压不停止并有漏气声，随即拉掉储能电源，但是开关液压机构油压下降很快，无法维持建压，现场临时安排运维人员在油压力下降到临界值手动合上储能电源启动油泵打压，防止出现闭锁光字，油压恢复至35MPa后，手动拉开储能电源，防止长时间打压马达烧掉，检查当地后台未见“油泵打压超时”和“N2泄漏告警”光字亮。经检查发现K15油压控制时间继电器接点黏连，导致油泵持续打压。经润滑接点后，油泵恢复正常打压。

该220kV开关油泵长时间打压且无异常信号，导致监控中心无法监控设备异常情况，人员检查当地后台油泵启动动作、复归报文时间差发现是否存在超时情况，无法实时掌握油泵是否正常运行。如果油泵长时间打压，可能会烧坏油泵电动机，同时开关液压机构油压过高，影响设备安全运行。

3.2 异常原因分析

某变电站OPEN3000和当地监控后台内＃2主变220kV开关光字信息，发现均设置“开关油泵打压超时”和“开关N2泄漏告警”光字。检查＃2主变220kV开关机构箱，查阅＃2主变3AQ1EG开关二次电气原理图和控制信号图发现，＃2主变220kV开关已配置K81氮气泄漏闭锁继电器和K14氮气泄漏闭锁延时继电器，但未配置K67打压超时延时继电器(得电延时型，出厂设置延时3min)；测控装置设置N2泄漏告警信号回路但未设置打压超时告警信号回路，如图1～3所示。

图1 ＃2主变220kV开关机构箱

图2 3AQ1EG开关二次电气原理图(未配置K67打压超时延时继电器)

图3 南湖变＃2主变控制信号图(未设置打压超时告警信号)

配置K67打压超时延时继电器的油泵控制回路(如图4所示)，在油压计B1低于320bar时，B1的1-2接点闭合，控制K15油压控制时间继电器(失电延时型，出厂设置延时3～5s)励磁，K15的15-18接点速动闭合，使K9油泵马达控制继电器和K67打压超时延时继电器励磁，接通油泵马达开始打压。在油压恢复后B1的1-2接点打开，K15油压控制时间继电器失磁，3～5s后K15的15-18接点打开，使K9油泵马达控制继电器失磁，切断油泵马达电源，使油泵停止打压。若油泵马达持续打压不停，K67打压超时延时继电器经整定延时(一般为3min)使K9油泵马达控制继电器失磁，切断油泵马达电源，使油泵停止打压，同时K67打压超时延时继电器25-28接点闭合，发出“打压超时”信号。

图4 3AQ1EE型开关二次电气原理图(配置K67打压超时延时继电器)

若未油泵控制回路配置K67打压超时延时继电器(如图2所示)，在油压恢复后，一旦K15油压控制时间继电器15-18接点或者油压计B1的1-2接点黏连，会使K9油泵马达控制继电器持续励磁，油压持续升高。此时只能依靠氮气泄漏报警回路发现打压超时，如图5所示，当油压升高到355bar时，油压计B1的4-6接点使K81氮气泄漏闭锁继电器励磁并自保持，同时K14氮气泄漏闭锁延时继电器(得电延时型，出厂设置延时3h)励磁，在K81的4-6接点断开后，使K15油压控制时间继电器失磁，且K81氮气泄漏闭锁继电器1-2接点闭合，发出“N2泄漏”告警。当K15油压控制时间继电器15-18接点继续黏连且油压继续升高到375bar时，安全阀动作，将油经一旁路从液压系统的高压一侧导向无压一次(油箱)。

因此，在未配置K67打压超时延时继电器的情况下，一旦K15油压控制时间继电器15-18接点存在黏连，无法使K9油泵马达控制继电器失磁，油泵将持续打压至N2泄漏告警或者安全阀动作。若安全阀未及时动作，将损坏储压桶和油泵马达，存在极大的安全隐患。＃2主变220kV开关油泵长时间打压并有漏气声，可能在K15油压控制时间继电器15-18接点黏连的同时，氮气泄漏报警回路也存在问题，导致油压升高至安全阀动作且无任何异常光字信息。

图5 ＃2主变3AQ1EG开关二次电气原理图(氮气泄漏报警回路)

4 相关措施及建议

结合停电排查220kV西门子3AQ1EG和3AQ1EE型开关氮气泄漏报警回路，并增加K67打压超时延时继电器，完善打压超时告警回路，避免无法及时发现油泵长时间打压不停的情况。后续在常规AIS变电站开展综合检修前，核实220kV西门子3AQ1EG和3AQ1EE型开关K67打压超时延时继电器配置情况。如若未配置，纳入一站一库问题管控，及时整改闭环。建议自动化专业在编制信息点位表时需核实机构实际具备的告警回路，并要求检修人员在核对信号时应模拟异常信号的发生，严禁端子排“点信号”的核对方式，防止设置实际无功能的告警光字。

5 结束语

本次220kV开关油泵长时间打压无异常信号异常现象，虽得到了及时妥善的处理，没有引发事故，但为整个系统的稳定运行埋下了一定的安全隐患。因而除了对该断路器进行节点更换的防范措施之外，更重要的是进一步从设计、制造、配置、安装、施工工艺等环节入手，加强相关反措的全过程管理，避免由于由于各种原因造成断路器液压机构长时间打压超时后导致开关油泵电动机烧毁，同时开关液压机构油压过高，影响设备安全运行。