GSP-245EH型断路器液压机构频繁打压原因分析及改善对策

引言

目前500kV库湾变电站共有16台220kVGSP-245EH型断路器,由于检修试验时操作不当、曾经更换换向阀及投运时间长等原因,部分断路器打压频率明显增加,油泵启动打压频繁会造成电机运转频繁而过热,内部磨损严重,运行寿命缩短,甚至会影响断路器分合性能而导致拒动,严重影响电网正常运行。本文将详细分析GSP-245EH型SF6断路器油泵打压机理,总结故障原因及改善对策,以期提高变电站今后运行的可靠性。

1断路器结构及工作原理

液压机构装配有贮压器、操作活塞杆、分合闸线圈、油压表、油压开关、油泵电机、排油阀、泄压阀、液压油泵、逆止阀、油标和油过滤器。

电机通电后带动油泵转动,油箱中的低压油进入贮压器压缩氮气形成高压油,高压油同时进入工作缸活塞下部及控制阀、油压开关的高压侧,当油压达到整定值时,油压开关触点断开,电机完成储能断电。以合闸操作为例解释液压机构工作过程:液压操作缸处于分闸状态,合闸指令一给出,合闸线圈受电,控制阀向左移动,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侧的截面积,于是活塞向下移动(合闸方向）。借助于如上所说的压力差,活塞得以稳定地保持在合闸位置。

2原因分析

根据GSP-245EH型气体断路器的巡视检查标准,液压油正常运行的标准为24h内油泵启动次数少于30次,超过这一范围属于频繁打压。从液压机构的工作原理和密封机理来看,导致频繁打压有以下原因:

2.1气温变化幅度大

由于春夏季节,清远英德山区的昼夜温差达10℃以上,白天机构箱受太阳直射时箱内温度超过40℃。如图1所示,以2202开关B相为例,夜晚降温时间段内启动次数占总启动次数比例为75%,由此可见气温骤降(如冷空气来袭或者降温下雨等）,温差变大,油泵启动次数相对增加。其原因是贮压器内氮气压力随温度下降而下降,导致压力下降而引起油泵启动。

2.2密封圈材料性能劣化

液压机构通常利用密封橡胶圈的弹性而作平面或四周的动静密封,液压机构的外部漏油常源于密封橡胶圈损坏,具体原因有:密封圈生产质量问题:在长期油浸及高温高压下极易老化,脆化变形,特别是在分合闸高压油流突变情况下,极易被冲坏:液压油中混有水分和尘土等杂质时,对密封胶有腐蚀作用:专业班组检修试验过程操作安装方法不当,出现密封圈扭曲、破裂等现象。

密封橡胶圈的损坏会造成油路漏油。外部渗漏油严重时会污染环境,同时如果使空气混入液压系统,将使系统产生气穴、噪声和油质劣化等不良现象,或使油泵打空压。外漏容易被运行人员发现,因此我们更应关注内漏的情况,主要内漏情况有:贮压器与活塞动密封不良,高压油泄漏至氮气室中而使气压增大,或使氮气泄漏,气压下降:操作缸与活塞动密封不良,高低油路互通。这些情况下油泵将会频繁启动。

2.3液压油受到污染

更换换向阀或开关大修工作期间,油箱的油会被全部抽出,期间如果掺入机械杂质,如金属屑、毛刺等,油过滤器将起不到相应的作用:或者装配时带入灰尘和运行中磨损产生小碎件,油中杂物会卡滞在控制阀、逆止阀里面,磨损阀体,使阀体产生毛刺,磨损掉的颗粒将进一步加重油液污染,形成恶性循环,导致控制阀等密封不严,高压油流通至低压油路。

2.4油压开关存在问题

油压微动开关工艺不精细,对油压变化的反应不够灵敏,精确度不高,也会造成油泵频繁打压。在开关检修时,检修人员调试行程距离时只能通过肉眼观察触点的大概位置,不能达到微机采样的程度,调试的精确度无法保证,可能导致停泵、启泵的设定值过于接近,油泵频繁打压。若机构箱内抽湿机损坏,导致箱内湿度增大,会造成行程开关接点氧化而接触不良,动作不可靠。

2.5液压系统内部聚集气体

断路器的使用时间过长,在液压系统的油泵低压部分及部分高压油内部(贮压器和操作缸）会聚集一定气体,这些气体的存在,会使油泵不能有效打压,即油泵打压完成后的液压压力为"虚压",容易降下来,进而出现油泵启动时间间隔变短的现象,严重时会导致油泵持续运转而油压打不上。这种情况需要专业人员进行排气。

3改善对策

3.1改善断路器运行条件

巡视时检查机构箱内洁净、无异响,机构外观无渗漏,油位正常,油压开关无锈蚀卡涩等,重点关注机构箱内抽湿机的运行状态,使机构箱内环境保持干燥和恒温,加强通风,潮湿天气及时投入加热器,以稳定油压。

3.2保证密封橡胶圈完好

检修后若出现频繁打压的现象,原因很可能是在检修时密封圈遭到损坏。所以,在安装密封圈时应先检查密封圈质量,合格后要用细砂纸清理定位槽污物,在密封圈和定位槽之间均匀涂上硅脂,然后用手轻轻拨动密封圈使之均匀安放在定位槽内。检修人员用力矩扳手上螺栓时必须保证螺栓精确到位（一般厂家会在上面作刻度标记）,切忌用力过大压破胶圈或位置不当而造成渗漏油。检修完毕,断路器在合闸位置后,运行人员需进行特殊巡视,观察操作缸、油箱、换向阀等的密封情况。

3.3液压油的清洁处理

更换新元器件前,要用干净的液压油清洗,必要时液压管道要用纯氮气高压吹干,尤其是清理油过滤器的脏物,工作期间检修人员要确保人手、使用工具干净无杂质,阀体解体后不能随地放置,阀球等不能与坚硬物体碰撞或挤压而损坏变形,无论注或换的液压油都必须进行过滤处理,免受灰尘污染,各项指标必须符合标准。

3.4验收时检查各部件运作正常

在大修过程的中间验收环节,若发现缸壁有毛刺划伤密封件的,应先打磨光滑:活塞杆有划痕,应用细砂纸打磨至光滑,或更换活塞杆。要求厂家确保油压开关启动值调试的准确性,使继电器动作正确:泄压后应及时复归排油阀:对油泵的排气要严格执行说明书的操作步骤。最终验收时要对断路器进行试分合,观察各部件在强烈震动后有否渗漏油现象,打压时间是否正常。

4结语

现场实践证明,采取相应的改善对策后,频繁打压现象明显有所减少,设备的健康度得以提高,电网运行的可靠性增强。同时在经验总结中发现,现行的断路器制造、运维和检修工艺还有很大的进步空间,例如可以安装液压油在线监测仪,以便及时了解液压油的情况:可将油压微动开关与电子技术结合,提高液压机构动作可靠性。希望本文对从事变电站运维及断路器检修工作的人员有一定的借鉴作用。