LW15SF6开关.doc

LW15-252高压SF6断路器结构原理及故障处理实例电气配电班童云建我厂1986年扩建2X200MW机组，其中220KV开关站选用了日本三菱公司生产的LW15-252型SF6断路器，该断路器采用弹簧-气动机构，运行至今未发生重大设备故障，体现了该产品优良的性能。下面我结合多年的检修、维护经验给大家介绍一下我对该型SF6断路器的基本认识，不足之处希望大家批评、指正。一、 结构和工作原理1.1 每台断路器包括三个完整的单极断路器，每极断路器上部为灭弧室单元，下部为操动机构箱，灭弧室内有压气式灭弧装置，机构箱装有气动操作机构和压缩空罐，每台断路器即可进行单极操动，又进行三级电气联动。 断路器的分闸操作是靠压缩空气气罐内额定气压为1.5Mpa（15kg/cm2）的压缩空气来完成。而合闸操作则是靠在分闸操作时蓄能的合闸弹簧来完成的。各极断路器的压缩空气罐之间用22铜管连通，以维持压力一致，压缩空气由B极操机构箱内的空气压缩机组提供。 每极灭弧室均充有SF6气体，各极之间相互独立，并且均装有独立的监控元件。 分闸操作时，压缩空气罐内的压缩空气入气缸，推动活塞和拉杆向下运动，使合闸弹簧蓄能，这时操作杆被向下拉，断路器分闸。 合闸操作时，气动机构的合闸弹簧所储能量被释放，活塞和拉杆由合闸弹簧推动向上运动。所有传动件运动方向与分闸操作时的运动方向相反。1.2灭弧室灭弧室采用压气式，变开距、双吹结构，它是由静触头系统、灭弧室瓷套、绝缘拉杆、支柱瓷套、直动密封等组成。在合闸位置，电流从上接线端子经静触头系统，动触头系统到下接线端子。分闸时，由绝缘拉杆带动动触头系统中运动部分一起向下运动，经过一段滑动后，动弧触头和静弧触头分离，产生电弧，这时在压气缸内和压气缸外已经建立了SF6气体压力差，随着动触头系统继续运动，该压力差越来越大，在此压力作用下，在喷口内形成强烈SF6气流，吹灭电弧。合闸时，绝缘拉杆向上运行，这时所有的运动部件按分闸相反方向动作。SF6气体进入压气缸，动触头最终达到合闸位置。直动密封安装在支持瓷瓶的底部，保证SF6气体的密封。静触头座内装有吸附剂，吸附剂用来保持SF6气体干燥，并吸收由电弧分解产生的劣化气体。1.3气动操作机构瓷柱式SF6断路器采用CQ6I型气动操作机构。气动操作机构是由活塞和气缸组成的驱动机构，还包括控制压缩空气补给的控制阀，由电信号操纵的合闸和分闸电磁铁、以及合闸弹簧、缓冲器、分闸保持掣子、脱扣器等其它零部件。1.3.1分闸操作分开触头所需的动力是由压缩空气罐内的压缩空气提供的。打开控制阀13，压缩空气进入气罐9，迫使活塞向下运动，通过传动系统打开动触头。在合闸位置由控制阀内弹簧在连板21上产生的顺时针方向的力矩被触发器6在连板上产生的逆时针方向的力矩抵消，控制阀不能动作，使压缩空气罐内的压缩空气不能通过。开关在合闸弹簧作用下保持合闸位置。分闸操作过程如下：分闸电磁铁5通电，其铁芯向下运动撞击触发器6，触发器6右侧的连杆在铁芯的撞击下，顺时针旋转，左侧的连杆反时针旋转，使连扳21和触发器6的约束被释放。触发器6的顺时针转动，使控制阀在其内部弹簧力的作用下打开，压缩空气罐内的压缩空气进入气缸9。压缩空气推动活塞8向下，与活塞相连的动触头被带动，断路器分闸。在分闸的最后阶段，连杆21被与活塞相连的凸轮4下压。使控制阀又回到合闸位置状态。气缸内的空气通过排气口排出。最后轴A被分闸保持掣子12锁住，断路器分闸操作结束。分闸操作时，合闸弹簧由活塞做功压缩储能。1.3.2合闸操作触头合闸需要的功是从合闸弹簧取得的。合闸操作过程如下：合闸电磁铁2通电，其铁芯撞击脱扣器3，脱扣器3和分闸保持掣子12之间的“死点”状态解除，分闸保持掣子反时针转动，轴“A”从分闸保持掣子12的约束中释放。活塞8和动触头由合闸弹簧10驱动向上合闸。如下图：1.3.3断路器的机械防跳断路器机械防跳动作过程如下：分闸保持掣子锁住轴A使断路器保持在分闸位置。轴A与操作杆连在一起，合闸弹簧的反力作用在其上，这样，轴A便给分闸保持掣子一个逆时针的转矩，但同时掣子还被脱扣器通过滚轮锁住。当合闸线圈励磁时，铁芯带动脱口杆撞击脱扣器，使它逆时针方向转动，解脱了对分闸保持掣子的约束。分闸保持掣子便在合闸弹簧的反力作用下逆时针转动，轴A被解脱，断路器合闸。同时铁芯通过脱扣杆压下防跳销。滚轮推动脱扣掣子的回转面，使其进一步逆时针转动。从而脱扣器使脱扣杆逆时针转动，从防跳销上滑落，而防跳销使脱扣杆保持倾斜状态。如果断路器此时得到了意外的分闸信号开始分闸，轴A便会向下运动，分闸保持掣子在复位弹簧作用下顺时针转动锁住轴A，然后分闸保持掣子本身又被脱扣器锁住。在这一过程中，只要合闸信号一直保持，脱扣杆由于防跳钉的作用始终是倾斜的，从而铁芯杆便不能撞击脱扣器，因此，断路器不能重复合闸操作，实现防跳功能。当合闸信号解除时，合闸线圈失磁，铁芯杆通过小弹簧返回，则铁芯杆和脱扣杆均处于图5a状态，为下次合闸做好了准备。如图：1.3.4断路器的闭锁断路器控制回路中设有两种闭锁装置，一种是低空气操作压力闭锁；一种为低SF6压力闭锁。附：SF6气体压力参数表（20C时）序号项 目单位技术参数1额定气体压力Mpa0.602报警压力MpaA=0.550.033报警解除压力MpaL=A+0.034断路器闭锁压力MpaB=0.500.035断路器闭锁解除压力MpaM=B+0.03附：空气操作压力参数表序号项 目单位技术参数额定操作空气压力Mpa1.50最高操作空气压力Mpa1.650.03空压机启动压力Mpa1.450.03空压机停止压力Mpa1.550.03断路器闭锁操作空气压力Mpa1.200.03断路器解除闭锁操作空气压力Mpa1.300.03自动重合闸操作循环闭锁信号空气压力Mpa1.430.03自动重合闸闭锁信号解除空气压力Mpa1.460.03二级安全阀动作压力Mpa1.71.8二级安全阀复位压力Mpa1.151.551.4 SF6气体和压缩空气系统1.4.1 SF6气体系统三极灭弧室SF6气体系统各自独立，分别有便于安装和维修的气阀经气管连向气体压力表、气体密度开关和供气口。1.4.2压缩空气系统CQ6型气动操作机构压缩空气系统由空气压缩机组、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、螺塞、逆止阀、排水阀等组成。三极压缩空气系统连通。二、 日常维护及常见故障处理1.1 日常维护 该型断路器日常维护工作是每周为其空气罐排水一次，目的是防止压缩空气中的凝结水进入到气动操作机构，导致分闸控制阀各部轴、销锈蚀严重，无法正常打开。日常巡视工作中要特别注意对其SF6气体管路系统进行检查，确保SF6气体无泄漏。SF6和空气压力表计、密度继电器要定期进行校验，确保其指示、动作正常。另外要经常检查空压机油位，对缺油的空压机要及时补油，防止其因缺油而烧坏空压机。每年定期对断路器进行预检、预试工作，清除瓷套的污秽，防止因污秽过重导致绝缘闪络发生。同时测量断路器时间特性，并测试SF6气体湿度。按规定SF6气体湿度不得大于150ppm，否则应将不合格的SF6气体排出并充入合格的SF6气体。因SF6气体湿度超标将影响断路器绝缘性能，严重时甚至会发生爆炸。1.2 常见故障处理（一）SF6断路器气漏气故障漏气的原因如下：SF6密度计接入SF6压力表铜管连接头处漏气，接头阀门开关O型密封圈变形老化漏气，SF6铜连接管漏气，最严重是SF6瓷式底座直动密封组件、聚四氟乙烯圈和橡胶由于密封圈边缘没有封好、在室外气候条件下密封退化严重漏气这一块只能吊罩大修。 我厂#28联络变220KV侧208开关C相运行中曾经出现过严重漏气，SF6气体压力几乎为0。所幸发现及时，及时停电进行补气，并对发现的泄露点进行了密封处理，否则一旦开关跳闸势必导致爆炸事故发生。SF6漏气处理方法：用LF-I六氟化硫气体检漏仪检测，检查漏点周围空气中的SF6溶度；检查到漏点用肥皂水，进一步确认漏气点。SF6压力表连接头漏气处理：在不停电的工作中，找到分段阀门、关闭阀门进行更换SF6压力表，查看SF6压力表，表压正常就不用进行加气工作。接头阀门开关要在断开断路器电条件下进行，主要是预防开关SF6压力降低，断路器闭锁，首先要找到总的SF6阀门关闭，取下阀门开关用无水酒精清理阀门接口处，擦拭阀门开关及O型密封圈，在O型圈上涂密封胶进行更换处理。SF6由于漏气要进行充气，以保持气压正常。（1）打开断路器充气开关阀堵头；（2）打开充气口挡板用SF6气压吹走管道内的空气，关闭检查口；（3）拆下SF6气瓶堵头，与气管接头相连接紧固；（4）气瓶接头与阀堵相接时，留空隙吹走气管内空气，拧紧固O型密封圈间接口；（5）调节减压阀和气瓶阀门，使减压阀出口压力保持0.20.6MPa之间；（6）观察SF6压力表，压力达到额定值0.6Mpa时再加0.020.03MPa，先关闭断路器充气阀，再关闭气瓶阀门和减压阀，充气完成。（二）SF6气压误报警SF6气体会随着温度升高、降低，在运行中断路器开关，在夏天密度升高压力表会出现压力升高报警，这主要是SF6在气候条件下自身密度变化，冬天密度减少会存在压力过低报警，这是气体的热膨胀、冷缩引起的。SF6气压报警要对所处温度进行换算，核对气体压力报警正确与否；还有就是对SF6密度开关，SF6压力表进行检查、校验，压力表不准也会影响压力误报警，上述无误只要加强巡视检查、密切关注就可以。我们在工作中发现SF6气压报警时，一般先检查SF6气体压力是否正常。轻轻敲表计外壳，如其指针有微动，说明表计无卡涩，若此时SF6气体压力指示在0.6Mpa，则说明为误报警。此时只需将机构箱门打开通风，过几分钟 “SF6压力异常”信号消失。（三）空压机打压频繁这类一般是空压机铜管存在漏气，储气罐排水阀漏气。空气压缩机长时间反复运行，会在压缩空气罐内积存一些水。应定期进行排水。在巡视检查时，常进行排水，排水阀门用力手会存在受力不均，排水阀长时间使用密封存在老化，O型密封圈密封性下降就会存在漏气点，就会使空压机打压频繁。更换排气阀要在开好电气一次工作票线路停电作业，这样气压下降时断路断空气压力不够开关闭锁；断开空压机电源开关，对气缸进行排气完后，拆下排水阀，更换新O型密封圈、在排气阀螺纹上扎上防水胶带，拧紧排水阀门；合上空压机电源开关，空压气打气到1.550.03MPa停止打压。（四）开关时间特性不合格在对该型断路器进行年检、预试工作中，我们发现个别断路器分闸或者或者时间特性不合格。此种状况下一般对开关机构转动部件的轴、销等处涂抹黄油即可保证分、合闸时间特性合格。但尽量避免在开关提升拉杆处涂抹黄油。因黄油对该断路器直动密封处的密封圈等部件有腐蚀作用。一旦直动密封处受到腐蚀，开关将会出现SF6气体泄漏。另外我们也采取过对开关合闸弹簧下的止钉螺杆进行调节的方法。此种方法的缺点是，如果分闸时间不合格，将止钉螺杆长度稍微调长的同时会对合闸时间特性造成影响；反之，如果合闸时间特性不合格，紧固螺母收缩止钉螺杆长度压缩合闸弹簧的同时会对分闸时间特性造成影响。不论如何进行调节，合闸弹簧止钉螺杆都必须保持长度 （五）断路器不能分闸 2009年我厂对白松线267线路进行检修工作中，由于继电保护人员的失误，267断路器保持在合闸位置且无法进行机械跳闸。到现场我们发现空压机表计空气压力指示为零，分闸控制阀处于打开状态，该断路器无法补气至额定压力