从变电运行角度分析断路器气动机构异常

王 强

（临汾供电分公司，山西 临汾 041000）

临汾500 kV变电站于2001年12月20日投运，220 kV断路器采用的是西安高压开关厂生产的LW15-252型SF6断路器，该断路器配置的操作机构为气动操作机构，该型号断路器运行至今发生过多起异常，但都因处理及时，未造成严重后果。

1 断路器气动机构原理及结构

1.1 结构

断路器气动机构由空压机、压缩空气管、压缩空气罐、空气压力开关、空气压力表、安全阀以及排气管、逆止阀、排水阀等组成，依靠压缩空气罐内额定气压为1.5 MPa的压缩空气来实现分闸操作。三相断路器的压缩空气罐用φ22铜管连通，以维持压力一致，压缩空气由B相操作机构内的空压机提供。

1.2 原理

空压机经逆止阀向B相压缩空气罐内打入高压空气，该高压空气经不同的压缩空气管进入空气压力开关、空气压力表以及安全阀中进行控制、测量和保护，同时也进入了A、C相压缩空气罐。逆止阀为单向阀，可阻止压缩空气罐内的高压空气返回空压机内。空压机长时间反复运行，会在压缩空气罐内积存一些水分，应定期通过排水阀排水。空气压力开关是空压机的运行控制开关，当空气压力降至1.45 MPa时，其自行启动空压机，并发出“XXX断路器空压机运转”光字信号；当空气压力增至1.55 MPa时，其自行停止空压机，“XXX断路器空压机运转”光字信号复归；当空气压力降至1.43 MPa时，闭锁重合闸；当空气压力降至1.2 MPa时，闭锁分合闸。

2 断路器气动机构异常现象

临汾供电分公司目前运行的10座220 kV及以上变电站中，220 kV气动机构断路器共有28台,占220 kV断路器总台数的37.33%；临汾500 kV变电站有13台，占气动机构断路器总台数的46.43%。自2001年12月21日投产以来，发生过多次异常现象，统计如下：①排水阀内有杂质关闭不严，导致压缩空气罐漏气；②逆止阀损坏关闭不严，导致压缩空气通过排气管漏气；③空气压力表连接管沙眼漏气；④空气压力表芯漏气；⑤三相断路器的压缩空气罐连通铜管接头漏气；⑥空压机内部曲轴螺丝断裂，曲轴破裂；⑦电磁阀损坏，导致空气压力建立不起来；⑧冬季排气管内水结冰堵塞，空压机打压结束后不能正常泻压，导致空气压力降为1.2 MPa，而空压机不能正常启动；⑨空压机热耦动作；⑩空压机电源接线脱落，导致缺相不能启动。

3 从运行角度分析断路器气动机构异常

断路器气动机构随时都有可能出现异常，如何及时发现问题，准确判断，是进行断路器异常处理的关键。异常发生不会有固定时间，依靠运行人员每天4次设备巡视发现异常是不实际的。所以，分析空压机启动规律是判断断路器气动机构异常的主要方法，主要分为3种情况：一是空压机启动频繁；二是空压机启动后不能自动停止；三是空气压力降低而空压机不能启动。

3.1 空压机启动频繁

空压机正常时1.45 MPa启动，1.55 MPa停泵，每天启动1~2次为正常，超过2次为启动频繁。

空压机启动频繁的原因主要有两方面：一是空气开关启泵值较高。由于启泵值较高，就会使空压机启动次数增多。但断路器在投入运行前均对空气开关压力值进行过校验，出现这种现象的机率很小。二是压缩空气系统轻微漏气。这是空压机启动频繁的主要原因，异常现象中的①、②、③、④均为漏气现象，当漏气轻微时，由于空压机每隔一段时间就会打一次压，运行人员应根据“XXX断路器空压机运转”光字信号启动次数来判断是否打压频繁，如每天启动次数超过2次，则应到现场对断路器压缩空气系统进行详细检查，用“听、摸、测”的方法查找漏气地点并上报工区。

实际运行当中，最难发现的漏气现象是空气压力表芯漏气，临汾站2号主变202断路器2005年7月份投运，每天空压机启动4~6次，判断为压缩空气回路漏气，运行人员到现场检查未发现有漏气点，检修人员逐个接头刷肥皂水也均未发现漏气地点，一直到2007年5月，2号主变及三侧断路器检修，检修人员检修过程中耳朵无意接近空气压力表时，才听到表芯内有轻微的漏气声音，由于平常主变运行，风扇声音较大，盖住了漏气声音，所以难以发现。

3.2 空压机启动后不能自动停止

空压机空压机从1.45 MPa启动到1.55 MPa停泵，一般为1~2 min，超过2 min时应到现场进行检查。空压机启动后不能自动停止的原因主要有两种：一是压缩空气系统漏气，漏气量大于或等于空压机补气量。如异常现象中的⑤、⑦。这种情况在现场均会听到明显的漏气声音；二是空压机本身故障，无法建立压力。由于空压机启动后无法使压缩空气罐内压力升至1.55 MPa，因此不会自动停止打压。此种情况可根据空压机转动声音、启动时间与空气压力表计指示进行综合判断。2008年5月13日，2号主变220 kV侧202断路器空压机启动后不停止，现场检查发现空气压力为1.5 MPa,空压机内部有异常声音,立即断开空压机电源,经检修人员打开后检查发现内部曲轴螺丝断裂，曲轴破裂。

3.3 空气压力降低而空压机不能启动

2002年12月，汾郑线276等断路器相继出现“重合闸闭锁”、“断路器空气压力低闭锁”信号，现场空气压力为1.2 MPa，而空压机不启动。经检查，是因为天气冷使排气管内水结冰堵塞，空压机打压结束后不能正常泻压，导致空压机不能正常启动。

分析空压机不能启动的原因有很多种，如，电源空开断开、空压机没有泄压、电机过载被切断、接触器线圈烧毁、电机烧毁等。常见的故障现象有3种：一是由于冬季天气冷使排气管内水结冰堵塞，空压机打压结束后不能正常泻压；二是电机过载，热耦动作；三是电源接线脱落，空压机失压或缺相。

由于断路器在空气压力降至1.43 MPa时闭锁重合闸；空气压力降至1.2 MPa时闭锁分/合闸。运行人员可根据断路器是否发“重合闸闭锁”、“断路器空气压力低闭锁”、“控制回路断线”等光字牌，结合现场空气压力表计指示进行综合判断，分析故障原因。

4 提高断路器气动机构异常处理能力的措施

断路器气动机构异常会导致闭锁重合闸甚至闭锁分/合闸，从而影响到线路供电可靠性。为了能够及时发现异常，在断路器闭锁重合闸或闭锁分/合闸之前将异常消除，要求运行人员有高度的责任心和精湛的业务技能，主要做到以下几方面：

4.1 加强培训，掌握断路器气动机构原理、结构，熟悉现场设备布置

掌握断路器气动机构原理、结构是处理异常的基本功，熟悉现场设备布置情况可以保证快速发现及处理异常。只有熟悉断路器气动机构的原理、结构，才能知道其组成设备有哪些？异常现象有哪些？用什么方法处理？等；熟知这些内容之后，还要熟悉现场设备布置情况，如电磁阀、逆止阀、油水分离器等，当异常发生时，运行人员就可以快速准确地判断故障元件，并采取正确的措施。如电磁阀损坏时，空压机打压，而电磁阀漏气，会导致压缩空气罐内压力升不起来，此时应关闭电磁阀下方的阀门，待压缩空气罐内压力恢复正常后，再打开阀门，放掉空压机内的残压。当运行人员发现自己不能处理时，能准确地向调度及工区部门汇报，使检修人员能够备好配件，及时处理。

4.2 提高警惕,密切监视空压机启动次数和启动时间

从前面的分析可以得出结论，发现断路器气动机构异常的方法主要是监视空压机启动次数和启动时间，这就需要运行人员提高警惕，及时记录每天断路器空压机启动的次数，作为是否启动频繁的依据，从而判断断路器是否存在漏气现象；同时，在空压机启动时还要注意每次启动的时间，一方面可以发现漏气现象、掌握漏气程度；另一方面可以及时地断开电机电源，防止空压机长期运转而烧毁电机。

4.3 做好事故预想，能熟练处理气动机构各种异常情况

事故预想，就是在设备正常状态下想好各种异常时的处理方法，如断路器压缩空气系统轻微漏气时如何处理，严重漏气时如何处理，断路器闭锁重合闸时如何处理，闭锁分/合闸时如何处理等等，当出现异常时，就不会出现慌乱，不会延长处理时间，延误处理时机。如，当压缩空气回路漏气量与补气量基本平衡时，空压机启动后不会自动停泵，此时不能将空压机电源断开，因为空压机停止工作后，压缩空气罐内的压力很快就会降至“闭锁分/合闸”，停用故障断路器必须通过旁代或用上一级断路器切断负荷电流，从而使处理过程复杂化。正确的方法是迅速汇报调度及工区，在空气压力降至“闭锁分/合闸”前，拉开故障断路器。

4.4 及时配置备品备件，保证零部件损坏时能及时更换

备品备件是否齐全在实际中至关重要，如空压机、空气压力表、逆止阀、电磁阀、管件等，因为断路器气动机构回路的零部件损坏后，如不能及时更换，便会增加断路器的停电时间，或降低系统的运行稳定性。因此，应设专职人员管理备品备件，定期检查，发现缺少及时补充，做到有备无患。

5 结束语

综合上述，断路器气动机构具有维护量大、受环境气温影响大，出现异常概率高的特点，随着电力事业的飞速发展，气动机构正逐步被弹簧机构所代替。但是，目前仍有许多地方使用，所以，断路器气动机构出现异常时，对电网系统的影响仍然很大，运行人员有必要掌握其结构、原理，熟悉其发生异常时的现象以及处理方法，共同为实现“坚强的电网”而努力。