高压开关设备检修中几个问题的探讨

  摘 要：通过高压断路器和隔离开关的实际检修工作，论述了导致断路器合闸困难的缺陷成因以及相应的处理方法。分析了影响隔离开关操作困难的机构设计缺陷，提出了一个行之有效的解决手段。

关键词：断路器；隔离开关；检修 
 1 引言荆门热电厂220kV变电站系湖北电网重要枢纽电源点，其站内高压断路器、隔离开关运行至今已有二十余年时间。1998年以来针对隔离开关出线座(导电系统)导电容量不足(1000A)的问题，进行了增容改造(出线座导电容量更换为1250A)。同时对轴承座、主转轴锈蚀等常见缺陷采取了有效的措施予以解决。但是近来，运行人员反应已完成增容改造的刀闸在停送电操作时，经常发生操作卡涩的情况，总是要多次小心重复操作动作才能推合。同时，高压断路器在运行中因为其缺陷导致的非计划停运常有发生，有时甚至直接影响到发电机并网运行，延长机组开机时间，影响电厂发电量。并且线路侧断路器的停运还影响到电网潮流分布，不利于电网稳定运行。隔离开关和断路器运行中暴露的缺陷是此类老变电站高压设备面临的一些共性问题。本文结合实际的检修工作，对隔离开关和断路器检修中所遇到的问题和采用的新工艺、新方法作出了阐述，以供借鉴和探讨。 
 2 断路器缺陷及检修荆门热电厂220kV变电站有6台线路开关，5台电源开关，1台母联开关及1台旁母开关。开关为沈阳高压开关厂产SW2—220型。液压机构形式有CY5—Ⅱ、CY3—Ⅱ、CY—A型三种型号。额定工作压力分别为30兆帕、22兆帕、22兆帕。2.1 断路器缺陷分析从2000年9月到2001年5月，对220kV断路器运行中所暴露的41次缺陷进行分类统计的结果表明，造成220kV开关运行缺陷的主要因素是开关操作液压机构的缺陷。利用开关大修的机会，对开关机构部件逐一拆开检查，找出了影响液压机构正常运行的三个主要因素。2.1.1 四通管密封垫型号不匹配合闸管路的四通管密封垫系Φ46mm×Φ35mm聚安脂GD圈，其硬度不够，质量不可靠，用在高压油回路中容易引起泄压。这种型号的产品厂家已不再生产和使用，但是此重要信息并未反馈给使用单位。2.1.2 工作缸活塞漏油活塞密封圈弹性减弱，压缩量较之安装时明显减少，密封圈伸出固定凹槽台面不足，导致密封不良。2.1.3 二级阀不能保持密封二级阀与下阀体结合处金属密封线凸凹不平，不均匀。金属密封线不能保持高油压。正是这些液压机构构件结合部的小问题导致机构在运行中发生泄压、打不起压的现象，影响断路器正常合闸操作。2.2 液压机构缺陷处理根据发现的问题，有针对性地实施解决方法如下。2.2.1 由于原型号GD圈密封垫不符合要求，所以自选材料，制做Φ46mm×Φ35mm的尼龙王垫，反复试验，验证液压机构各种非正常工作状况下该垫工作情况，确证满足工作条件后替换原GD圈密封垫。2.2.2 增垫调节垫，提高密封圈压紧度，保证管道连结安装精密度，保证密封圈伸出固定凹槽台面高度。同时注意安装质量，保证连接口无因为强行安装而引起的变形、损坏等状况。2.2.3 检修二级阀时，着重检查并修正二级阀回路下阀体结合部金属密封线精度，提高二级阀回路的整体工作性能。二级阀回路下阀体结具体做法是：用自制专用同型号钢球垫在阀口上，用手锤轻轻敲打锤紧密封线，然后用钢球堵住阀口，用嘴吸，能吸住表明密封性能良好。运用上述检修手段在消除液压机构的主要缺陷后，其运行中的可靠率大为提高，根据运行部门的近2年的统计数据表明运行可靠率由以前的92％提高到现在的99％。3 隔离开关缺陷及检修荆门热电厂220kV变电站内现有13组开关间隔及2组电压互感器间隔。间隔内共计有43组隔离开关运行(包括备用运行状态)。其主体为GW4—220双拄水平开启式，操作机构为CS14G型人力操作机构，西安高压开关厂出品。3.1 隔离开关缺陷分析结合增容后GW4—220型隔离开关中间断口触头结构分布情况及运行工况要求，分析发现中间断口触头结构设计的自身缺陷导致隔离开关难以推合的现象普遍存在。隔离开关中间断口示意图如图2所示。 图2 隔离开关中间断口示意图按照其原有设计，触指弹簧在隔离开关操作时其弹簧压力仅能增加合闸时触片与圆柱触头之间的接触压力，触指弹簧不能阻止隔离开关分闸时接触触指受分闸反作用力而过度返回造成弯曲的情况发生；在运行串由于多次操作后容易使中间断口触头接触触指部分弯曲变形，因而导致合闸时圆柱形触头与弯曲触指互相抵触而操作困难的情况发生。此状态下运行人员如操作用力过猛，抵触力量过大，极有可能因为强行操作引起支柱绝缘子断裂，造成重大安全事故。双鸭山发电厂就曾发生过运行人员强行操作隔离刀闸造成母线支持瓷瓶断裂、母线倒塌的特大事故。3.2 隔离开关缺陷处理由于此缺陷带有普遍性，因而解决方案同样需要带有普遍性。在与厂家沟通并考虑检修成本及方案可操作性之后，决定施行如下方案：在触头内固定螺杆(Φ8mm)处加装Φ12mm×Φ8mm共4个铜套。这样运行合闸时触指与圆柱触头之间的接触压力不受该铜套影响，从而保证导电系统运行时充分、可靠接触。而分闸时该铜套能够阻挡上下两排触指(每排4个)过度返回而弯曲。从而既能保证合闸时触片与圆柱触头可靠接触，又能保证分闸后触指不弯曲。另外，该铜套在运行中不在主导电回路内，不承担传输负荷功率的作用，因而不会引起出线座局部过热。安装铜套后进行试验，发现当隔离开关在操作几次后，仍不能充分满足设计要求。分析认为Φ12mm×Φ8mm铜套太小，改为Φ14mm×Φ8mm型铜套，从而加大阻隔触指返回的距离。安装完毕后，数十次试验结果都达到设计要求。此次改造之后，隔离开关现场实际运行效果良好，运行中表现出来的难以推合的缺陷没有重现。
 4   结论4.1通过对隔离开关的检修，彻底解决了其中间触指弯曲而无法合闸的固有设计缺陷。在不改变其导电特性的情况下大胆对其触头结构进行技术完善化式的革新，并且做到了高质量、高效率的自主设计及自主改造；同时，此革新有效地节约了检修成本：若按照更换一组(三相)新型隔离开关触指侧刀闸需要4500元计，荆门电厂220kV变电站所有隔离开关的更换改造费用将近20万元。因此，此次采用的方法对于其他单位今后检修同类型隔离开关时，具有一定的参考推广价值。4.2高压断路器液压机构的泄压问题一直是断路器运行中最易发生的故障之一。此次采用的检修方法在充分掌握设备属性及工作原理的基础上，依据机构动作原理，找准了各机件结合部之间存在的缺陷，采取有效方法有重点的加以解决。实践证明是行之有效的。参考文献[1] 陈化钢.潘金銮.吴跃华. 高低压开关电器故障诊断与处理[M].北京：中国水利电力出版社，2000[2] 苑舜.高压断路器液压操动机构[M].北京：机械工业出版社，2000