220kV西门子3AQ1EE型开关N2泄露故障情况技术分析

【摘  要】结合几起220kV西门子3AQ1EE型开关N2泄露告警故障的案例，对造成分合闸闭锁的缺陷表象、缺陷原因进行深入分析，对今后220kV西门子3AQ1EE型开关N2泄露故障消缺具有良好的借鉴意义。

【关键词】3AQ1EE;N2泄露;微动开关

在电力系统运行期间，220kV断路器故障十分常见，其中液压型断路器N2泄露故障导致分合闸闭锁原因多样，危害较大，若不加以及时有效的解决，势必会在一定程度上影响电力系统的安全运行，故正确认识220kV液压型断路器N2泄露的危害，认真分析其原因并积极寻求解决之道，不仅重要而且必要。

一、事件概述

2019年2月7日，220kV 某站#1主变变高2201開关监控后台报“#1主变变高侧2201断路器SF6或N2泄露”“#1主变变高侧2201断路器跳合闸闭锁”“#1主变高压侧2201第一组控制回路断线”信号，运行人员到达现场检查，发现开关液压机构N2压力值为35.5Mpa，开关本体SF6压力0.7Mpa，压力均在正常范围之内。查看后台信息报文发现存在油泵启动情况，无其异常信号，运行人员操作机构箱复归按钮，信号复归，设备信号恢复正常。但接下来在一个月内该站其他两台同厂家型号（如表1所示）同一时期投运的线路开关陆续出现N2泄露告警信号。

二、缺陷分析

经统计，220kV 某站的220kV间隔现有六台西门子3AQ1EE型开关，均投产于1999年，3AQ1型开关是一种采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的压气式户外式高压开关，三相设计。3AQ1-EE型开关每相装有一套液压操作机构，开关液压操作机构分别由操作机构和液压储能筒及控制单元组成。操作机构包括液压缸、油箱和阀块组成。

1、表象分析

220kV西门子3AQ1EE型开关在正常投运时，液压储能筒活塞一侧预充氮气（20Mpa左右），另一侧连高压油路。储能时油泵将油打入液压储能筒高压油一侧，预充氮气被压缩，达到设定压力（32Mpa以上）时停止，液压储能筒活塞两侧压力动态平衡。当由于操作、内部泄漏、环境温度下降及氮气泄漏等因素使压力下降至压力监控器的动作压力（32Mpa）以下时，油泵接通将油重新从油箱打入液压储能筒，当压力达到32MPa时，通过压力开关B1以及一只连着的时间继电器，在约三秒钟之后泵重新停止。

当压力降至压力监视器的动作压力以下时，油泵接通，它将油从油箱重新打入液压储能筒。当压力达到动作压力时，通过压力开关以及一只连着的时间继电器，在约3秒之后泵重新停止。在达到“N2泄露”压力（35.5Mpa）时，压力监控器动作并作出：（1）在时间继电器生效之前，油泵组合迅速停机;（2）发“N2泄露”信号;（3）开关闭锁，立即不能合闸，通过一只时间继电器延时3小时之后（标准调节），开关不能分闸。

从220kV西门子3AQ1EE型开关二次回路图可看出，N2总闭锁和N2泄露这两条回路导通，会导致“#1主变变高侧2201断路器SF6或N2泄露”“#1主变变高侧2201断路器跳合闸闭锁”“#1主变高压侧2201第一组控制回路断线”。造成K9持续励磁，油泵持续打压有两个原因：①微动开关的B1（1＼2接点）发生黏粘，造成时间继电器K15一直得电，K9持续励磁，油泵一直打压至35.5Mpa，发氮气泄露信号，并且切断油泵启动控制回路，油泵停止打压。②K15时间继电器老化，继电器失电后延迟3S未断开，导致K9持续励磁，油泵一直打压至35.5Mpa，发氮气泄露信号，并且切断油泵启动控制回路，油泵停止打压。

2、深入分析

2019年2月25日，220kV 某站#1主变变高2201开关转为检修状态，检修人员协同厂家人员到现场处理故障。现场将压力降低至31Mpa时，电机正常起泵，压力值达到33Mpa时，电机停止，B1的123接点，K15继电器均正常。强行按K9继电器，继续打泵，打至35Mpa时，B1的45接点动作，K81动作，现场量N2泄露信号接点均导通，持续打压至39.5Mpa时，安全阀动作。将压力降低至27.3Mpa和25.3Mpa，合闸闭锁和分闸闭锁均动作，闭锁正常。将压力泄归至零，重新建压，氮气预充压力值为19Mpa，预充压力值合格。经过一系列检查发现，现场各零部件均正常，将上述步骤反复试验多次，试验结果均正常，故障现象消失。

图1开关二次回路（1）      图2：开关二次回路（2）

三、故障分析小结

通过上述故障分析处理，可以得出微动开关B1（1/2）接点黏粘是导致此故障的根本原因，为了避免相同的故障在同型号设备出现，在今后的开关A、B修中也将加强对微动开关压力表校验（或调整）及各元器件的检查，力争在故障发现前制止故障的产生，保证设备的稳定运行。同时，运行人员加强对同一型号的设备跟踪巡视，如若再发生此类故障，应立即到现场查看液压机构工作、实际压力情况，断开油泵储能电源空开，尤其查看油泵控制继电器K15动作发信继电器K9动作情况，排除氮气真泄露的情况，确定压力值达到35.5Mpa，可以先手动复归信号，待检修班组赶来现场进行进一步处理。

结束语

220kV西门子3AQ1EE型开关N2泄露告警闭锁分合闸直接影响着供配电的安全可靠性，特别是因运行年限元器件老化缺陷会引起同类、同批次设备故障，对企业生产影响较大。本研究对于处理类似开关N2泄露告警现象，在发生故障时能快速准确判断事故原因，快速消除故障具有一定的参考与借鉴意义。

参考文献：

[1]黄东方，西门子开关二次回路改造的若干问题及对策 【J】.机电信息 2012，（3）.

作者简介：

温振兴（1990-05）性别：男 籍贯：广东省 梅州市  职称：工程师 研究方向：电气工程及其自动化。

（作者单位：广东电网有限责任公司惠州供电局）