某变电站500kV组合式断路器液压机构油泵频繁打压原因分析及处理

某变电站500kV组合式断路器液压机构油泵频繁打压原因分析及处理

梅杰 ,曹晓艳

云南电网有限责任公司文山供电局 663000

随着时代的进步，自2010年起全国大部分新建变电站设备从以往的巨大、笨重、分散朝着集成、缩小以及自动化不断前行，GIS 就是这个时代产物的代表。GIS的全称是气体绝缘金属封闭开关设备，由各类设备元件组合而成，断路器就是其元件之一。在国内乃至世界，大部分GIS类断路器由于承载着重要负荷，采用了及其可靠的液压机构，但在日常运行中中,液压机构的断路器却存在着机构频繁打压的故障。由于该类设备的特殊性以及该类故障的稀少性，为后续变电站消缺工作提供的经验少之又少，因此故障的主要原因分析,对于顺利排除故障,确保电网安全运行意义重要。云南省某变电站500kV断路器液压机构在2021年出现了一起500kV断路器液压机构频繁打压故障,该站运检人员认真分析及时找出了故障的主要原因,为后续该类故障的消缺工作提供了及其宝贵的经验支撑。

1 基本情况

GST-550BH型断路器是河南平芝高压开关有限公司生产的液压机构断路器，生产于2015年1月1日，投产于2016年6月30日，据缺陷发生为止已正常运行5年，开展预试1次、开展B修1次，投运至缺陷发生为之未发现任何其余缺陷，2021年06月27日，检修人员在进行专业巡视工作时发现该变电站某开关A相油泵打压计数器示数明显高于B、C两相，抽调运行历史抄录数据进行核实，从2021年5月开始，该缺陷相开关从热备用转运行后变开始频发打压，由于现场不具备停电条件，检修人员从次月开始对缺陷进行为期1月的数据跟踪，如图1所示：

图1 GIS油泵日均打压次数趋势图

2 现场检查

变电修试所于2021年8月按照停电计划以及相关生产作业计划对故障断路器进行停电检查，根据电站人员反馈，该断路器间隔A相（D15-045）油泵启动次数为477次，B相为6次，C相为1次。通过和现场人员沟通了解，此相机构分合闸都存在频繁打压情况，目前一天平均打压20多次，现场检查发现机构箱内部无渗油痕迹，二次回路绝缘良好，二次屏柜无故障信号，SF6压力值无异常，断路器动特性试验（时间、速度）无异常，断路器回路电阻测试合格，油泵打压计数当天为477次（运行人员每日复归）。

3、原因分析

经检修人员现场初步分析，断路器的液压机构频繁打压的原因有以下三方面，一是油泵打压计数器已损坏造成误报。二是油泵内部阀部件渗油，三是液压油存在杂质。

检修人员首先对油泵打压计数器进行了拆卸检查，该油泵打压计数器采用了青岛海泰的电磁式计数器，如图2所示，其原理如图3所示是利用电脉冲激励线圈吸动衔铁、驱动计数机构进行计数的器件，拆解后进行电阻测量以及内部元器件检查发现无异常，排除油泵打压计数器损坏。

图2 青岛海泰电磁式计数器

图3 电磁式计数器原理图

后续检修人员对内部液压油进行取样，对液压油进行观察，油液清澈，无刺激性臭味，用洁净、干燥的棉纱沾少许待检测的油液，用火将其点燃无“噼啪”的炸裂声响无闪光现象，火焰颜色正常，取部分液压油直接放入洁净、干燥的试管中加热升温。发现试管中油液出现少许沉淀物（如图4），用手捻捏液压油有轻微颗粒感，粘度正常，初步判断液压油存在异常。

图4 油液出现少许沉淀物

因怀疑油中颗粒物是否为阀件破损脱落，最终检修人员决定拆除油泵打压阀组件（图5），缺陷设备使用的是550BH机构，机构内部如图6所示，由储压器、泵单元、换向阀单元、主阀单元、压力开关单元组成，拆解后发现主阀阀线位置有异物挤压痕迹且阀口处残留有异物（图7），初步分析油压机构内部设计为硬性密封，主阀内部分闸阀、合闸阀配合动作，动作过程中有异物出现在阀口与阀线密封位置，致使阀体内配合部件密封闭合时达不到最佳状态，且由于返回主阀控制单元内部分解有颗粒状异物，控制单元分闸阀的密封阀线有损伤，可判断主阀内部分闸阀、合闸阀动作过程中存在研磨情况，研磨金属碎屑掉落至液压油导致油质受损（图8），最终由于双方面原因导致该故障开关在油中杂质以及密封不严2个原因的共同作用下造成了油泵频繁打压。

图5 阀组件拆解

图6 机构内部结构

图7 阀线位置有异物挤压痕迹且阀口处残留有异物

图8 研磨位置以及异物残留位置

4、故障处理

2021年08月03日，检修班经检查分析确定缺陷部位后，更换故障开关机构箱液压机构的方向控制阀、二级阀、液压开关三个部件，并对内部液压油进行更换处理（图9），缺陷消除后对该故障断路器进行动特性试验、回路电阻测试、SF6气体检测以及清洁维护，试验数据正常，设备外观良好，对故障设备进行为期20小时跟踪，A相打压2次，B、C相打压1次，经计算满足液压机构打压次数要求。本次500kV断路器机构频繁打压的故障已经成功排除（图10）。

图9 对阀组模块进行更换

图3 更换后阀组

结束语

液压机构断路器频繁打压是一种罕见的存在于液压机构断路器内的致命缺陷，若不及时发现极易造成设备跳闸等事故，需要加强变电站值班人员责任心，对抄录数据进行详细分析，用科学方法正确分析断路器液压机构频繁打压故障的原因，唯有不断积累该类罕见故障的处理经验才能为后续消缺提供宝贵的数据、经验支撑，唯有及时准确排除了故障，才能保证了电网的安全运行。