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两类220kVSF6开关运行中出现的重要问题及对高压开关有关问题的探讨
更新时间:2019-03-14 发布:www.1024sj.com

作者:王义超 

摘要:介绍了沈阳高压开关厂LW11-220和ABBHPL245两类SF6开关在韶关电厂使用中泛起的拉杆断裂、自动合闸、拒合等重要问题。其中LW11-220开关的一些重要问题是经由过程高频庇护的误发旌旗灯号和分析故障录波图和开关特征实验时实时发现的,避免了事故的发生,发现进程具有启发性。针对这两类开关在使用中泛起的问题分析了缘由,对高压开关的治理和维护、操作机构等有关问题进行了探讨,提出了增强高压开关治理,转变维护方式的建议。
要害词:SF6开关高频庇护故障录波图开关治理操作机构
韶关电厂从1996年起头使用220kVSF6开关。早期因进口开关价格昂贵,是以选用了三台沈阳高压开关厂生产的LW11-220型SF6开关,划分用于韶关电厂老厂220kV升压站的母线联络开关、韶田线开关和韶曲丙线开关。1998年后,因进口SF6开关的价格与国产SF6开关的价格已具有可比性,是以尔后的10台开关选用了ABBHPL245型开关,其中早期的3台是原装进口,后期的7台是北京ABB在国内组装。这两类开关投运后,前后泛起了拉杆断裂、自动合闸、储能齿轮破裂、缓冲机构变形、拒合等重要问题,非凡是LW11-220型开关,险些酿成重年夜事故。
1 LW11-220开关的重要问题及其发现进程
1.1 连杆断裂问题
2002年1月20日,韶关电厂豫备用220kV母联开关对检修后的#3主变进行充电。220kV升压站进行倒闸操作,在已空出一组母线后,跳开母联开关。此时四条220kV出线的高频庇护的收发信机突然都启动持久发信,而且没法复回。运行人员立即遏制倒闸并将母联开关合上,所有庇护均恢复正常。为查清所有高频庇护同时突然启动发信的缘由,再次将母联开关跳开,上述异常情况再次泛起,但继续将母联开关一侧的刀闸拉开后,上述异常又全数消失。凭据上述情况,估量所有高频庇护同时发信是由同时作用于各条线路的干扰所引发,而引发这一现象的直接操作来自母联开关,是以判定母联开关内部有问题。因而立行将此开关停运并进行检查。停运后,开关在分闸状态下用2500伏摇表测尽缘,B相断口间尽缘为0。对该断口加压,70伏时即发生击穿。这些实验说明B相未完全分隔。解体B相,发现尽缘拉杆与操作机构之间的黑色连杆已断裂。此连杆使用的材质为A3钢,经按原尺寸用#45钢建造新的连杆换上,调整各项数据及格后投运。
由于连杆断裂,母联开关在分闸时B相并未完全分隔,现实只分隔了很细小的距离,致使消息触头间发生强烈放电,放电发生的强烈干扰经由过程B相母线传送到所有出线,引发4条采用A、B相高频庇护的线路的收发信机均启动发信,在母联处于分闸位置时干扰旌旗灯号一直存在,故收发信机没法复回。而开关合上或将开关两侧的任一组刀闸拉开时,放电消失,干扰消除,庇护自然恢复正常。若用此开关对#3主变进行充电,由于B相连杆断裂,开关机械特征已发生很年夜变化,充电时的励磁涌流极可能引发事故。
约半年后,这台开关的A相连杆又发生断裂。此次是在定期实验测时间时,发现A相合闸时间缩短而分闸时间加长,经频频调整仍不能及格,而且A相分闸越来越慢。因而对开关解体,发现其连杆已断裂。但从断裂痕迹看出,一起头连杆的两个平行锣孔并未全数断裂而只是单边发生了断裂,是以在此次停运倒闸进程中并未泛起异常,但单边断裂后尽缘拉杆的中心已发生偏移,触头在运动时发生稍微卡涩,分合闸时间已泛起异常。在实验时几回操作后全数断裂。
鉴于此型开关已有两相泛起连杆断裂,韶关电厂已慢慢将三台LW11-220开关的这类连杆全数更换为#45钢连杆。
1.2 自动合闸问题
2003年4月16日,220kV韶田线线路单相故障,开关重合后跳开,线路停运检修。第二天,当继保人员打印出故障录波图时,却发现韶田线开关在4月16日的故障中A相重合了两次。首先思疑庇护装配有问题,经对庇护装配周全检查却未发现异常。模拟单相故障,重合闸动作正常。三次模拟相间故障时,两次未重合,有一次A相又发生了一次重合,但并没有重合闸旌旗灯号泛起。因而判定问题可能不在庇护装配自己。为肯定问题是在庇护装配及其外部回路上,仍是在开关自己的操作机构上,将开关合闸后,在开关的就地操作箱上将合闸电源撤除,再模拟相间故障传动,A相依然发生了一次重合。由此证实,开关机构自己存在自动合闸的严重问题。
LW11-220型开关采用气动分闸,弹簧合闸。当压缩空气将开关分闸时,合闸弹簧同时储能,具有了合闸的能量。开关分闸后能否靠得住连结在分闸位置,从机构上来看,取决于分闸复位弹簧能否将挚子复位于扣板中。若分闸后能将挚子复位于扣板中,则开关靠得住连结在分闸位置;反之,若挚子不能复位于扣板中,则由于分闸后分闸的气动回路已关闭,而合闸弹簧已储能,挚子处于自由状态,则开关必然不能连结在分闸位置而又将合闸。
经过检查,发现复位弹簧已疲钝,弹力已较着不足。该弹簧在开关合闸运行中持久受压老化,复位时弹力不足,不能将挚子复位于扣板中,引发了A相的自动合闸,这在切除故障时将可能引发开关的屡次跳跃,而这类跳跃由因而开关机构自己引发的,是各类防跳措施均没法防范的,是以是十分危险的。
有鉴于此,一方面要实时检查开关复位弹簧的老化情况,实时更换,需要时可增加垫片增年夜弹簧压缩量,增加复位弹力,但要害是要选用优质弹簧。
1.3 缓冲机构变形问题
缓冲机构变形问题的发现是在进行分合闸时间测试时发现的,开关三相的分合闸时间经调整后均在及格范围内,但相间同期超标,C相的合闸时间比另外两相较着较长。经频频调整,C相合闸时间调整元件已调至绝顶,但合闸时间依然偏年夜。后经频频检查,发现位于开关底部的分闸缓冲机构外壳已断裂倾斜。拆下外壳,发现主缓冲杆已变形,缓冲器内已没有缓冲油。由于这类缓冲器靠油和弹簧进行缓冲,每次分闸,缓冲油遭到强烈撞击压缩而有部门挥发。屡次操作后,缓冲油已挥发完,失往缓冲效果,成效造成缓冲器遭到分闸时的过度冲击,外壳断裂,主缓冲杆变形,致使开关传动系统偏离中心,运动发生卡涩,必然引发开关时间特征的变化。
2 ABBHPL245开关的问题
2.1 机构问题
用于韶关电厂#10机组高压侧出口处的220kVABB开关在机组尚在调试未正式投运时就发现有一相机构的主齿轮破裂。一样是这台开关,后来又泛起了储能小齿轮断齿的情况。用于#10机组启动变的另外一台同型开关,泛起了拒合情况。经将操作机构整体运回厂家检查,发现机构主轴已扭曲,致使合闸机构机械性闭锁。而用于#5机组高压出口侧的另外一台同型开关,在机组检修打开C相三角箱进行检查时,发现箱内有许多雪白色丝状铁屑。进一步检查发现,三相联动的主传动杆与C相自身的提升杆在三角箱内十字交叉安插,原本相互间应有一定间隙,但由于制造安装不良,相互间紧贴在了一起,这样开关每次动作时发生磨擦,致使铁屑,提升杆已被磨出雪白色。而这台开关是原装进口的。
2.2 拒合
韶关电厂有两台220kVABB开关在投运后泛起过拒合问题。除一台将机构箱整体返厂解体查明是由于主轴变形引发合闸闭锁外,另外一台屡次泛起拒合问题但缘由一直未查明。由于这台开关是300MW机组出口侧开关,在机组启动时开关拒合将造成机组没法并网发电,造成庞大的经济损失。
厂家屡次来人就拒合问题进行分析。按此型开关机构原理,每次开关合闸后,电念头带动弹簧起头储能,储能终了后,合闸脱扣器的挚子复位到衔铁的半圆形启齿槽内,为下一次合闸作豫备。合闸时,合闸脱扣器的电磁铁接收到合闸旌旗灯号,吸引衔铁抬起,释放合闸挚子,开关合闸。由于开关机构慎密安插,现场又不具有解体条件,拒应时能看到的只有合闸脱扣器的异常。一种情况是合闸衔铁已有部门抬起,但抬起高度不够,挚子未释放,开关未合闸。这类情况工钱将衔铁抬起时开关仍能合闸;第二种情况是挚子在释放位置,但开关拒合。种情况,厂家先是判定部门零件的光洁度不足引发卡涩,对部门零件进行了打磨,但后来仍泛起过拒合;进而思疑合闸电源偏低,合闸时电磁铁动作功率不足,但合闸时实测电磁铁两头电压正常。第二种情况,一种多是弹簧储能终了后,合闸挚子被卡住未能复位;另外一种多是泛起了异常的机械闭锁,合闸挚子虽已释放,但机构被闭锁住。这两种情况,都只能手动释放合闸能量,使挚子复位。手动释能需要手摇储能机构数百圈。
对于这台开关的拒合问题,真正缘由一直未查明,但机构上肯定存在问题。后来在就地和现场接连进行了40屡次操作却又正常,遂投进运行。
3 对高压开关有关问题的思虑
3.1 高压SF6开关的治理维护工作亟待增强
许多厂家都宣称自己生产的SF6开关是免维护或15年或20年不用检修的,加上一些使用部门持久以来偏重于和习惯于检修而疏于装备治理,是以很轻易致使使用部门放松对这些高压开关的治理与维护。事实上,所有开关不存在免维护,只有维护方式的转变。由以往的定期维护向状态维护转变,由年夜拆年夜换式的粗放维护向邃密维护转变,条件都是作好对开关的运行治理。对于SF6高压开关,治理的重点在于对开关操作次数和分断电流的周全准确统计分析。操作次数对开关操作机构和导电回路的机械寿命有直接影响。到达一定的操作次数后,必然引发机件的疲钝、变形、断裂等问题。分断电流的年夜小及次数则直接决议着导电回路的电气寿命,分断电流到达一定幅值和次数将使触头烧损到需更换的水平。今朝投运的SF6开关在操作次数和现实分断电流年夜小方面相差很多,必需区分看待,不能以统一尺度来进行维护,是以更需要增强开关治理工作。调试中的机组的开关、母线联络开关、频仍调峰机组的开关,操作次数较多,轻易提早泛起问题。本文中泛起重要问题的开关,一台是母联开关,一台是调试中机组的开关,操作都很频仍,都在机构上泛起了重要问题。ABB公司提出了基于操作次数与切断故障电流幅值的公式,凭据公式计较成效决议是否进行维护和进行何种维护,也反映了这类要求。但今朝许多使用单元对开关的现实操作次数、分断电流的年夜小及次数并未进行准确的统计,从而使高压开关的优秀维护失往了根蒂根基,一些开关未能实时获得维护,缺陷在运行进程中表露出来,酿成险情。
另外一方面,与以往的油开关相比,与SF6开关维护相关的规程制度尚十分欠缺,这在一定水平上与"免维护"思想的误导有关,这制约了SF6开关维护治理的规范化和制度化。
3.2 应高度重视高压开关的机构问题
高压SF6开关操作功率年夜,分合闸速度快,对机构的设计、材质、元件都提出了更高要求。韶关电厂有多台SF6开关的机构泛起严重问题。从使用情况来看,许多开关的机械操作寿命达不到设计要求。今朝的SF6高压开关几近都宣称机械操作寿命在一万次以上,而事实上许多开关远未到这样的操作次数就在机构上泛起了严重问题。如本文中提到的几台开关。机构方面的问题体现在几个方面:,一些开关操作机构元件的强度不足,投运不长时间就泛起变形、破损、断裂;第二,高压开关机构中普遍使用了小弹簧来进行复位、调理,一些对开关机械特征有重要影响的小弹簧材质欠安,过早失效,有些甚致锈蚀;第三,缓冲不良。是否有优秀的缓冲对高压开关机构十分重要,一些开关缓冲不良,造成机件冲击过年夜。油缓冲器在屡次操作后油会挥发,若不能实时补油,将直接降底缓冲效果,造成对机构的强烈冲击。本文中的LW11-220开关缓冲器断裂问题也与此有关。是以,必需十分重视对开关机构的检查、维护。
4 对开关操作机构有关问题的探讨
4.1 气动分闸方式的错误谬误较多
沈高厂LW11-220及其它部门厂家的高压SF6开关采用了弹簧合闸气动分闸。高压开关作为电力系统中重要的控制电器,保证靠得住分闸是位的,而采用气动分闸靠得住性较低。以LW11-220为例,,气路要经过两级气阀控制,回路复杂,触及元件较多;第二,压缩空气中普遍含水,轻易造成元件锈蚀;第三,密封部位多,轻易发生泄漏。这些缘由致使的问题在韶关电厂都泛起过。相比之下,采用弹簧分闸更为简单靠得住。采用气动分闸弹簧合闸有些本末颠倒。
4.2 太高的分合闸速度是否必需
LW11-220、HPL245及西门子三种220kV开关,HPL245的分合闸速度快,LW11-220次之,西门子开关慢。在具体数据上相差较年夜。HPL245的分闸时间在20MS直右,西门子的分闸时间在40~50MS。LW11-220和HPL245在韶关电厂都泛起了较多的机构问题。分合闸速渡过快,将对元件材质、强度缓和冲机构提出更高要求。国家有关尺度并未对分合闸时间提出统一尺度。厂家在设计时,拔取太高的分合闸速度似乎其实不需要。
5 竣事语
SF6开关已年夜量投进运行。一方面,国产或进口开关仍存在很多质量问题,非凡是机构问题仍较多;另外一方面,使用部门存在较多"免维护"思想,维护方式发生转变后,装备治理没有跟上,使装备失往了准确的维护。这都使运行中的SF6开关泛起一些重要问题。制造厂家应在设计、材质等方面进行改良,同时运行单元应切实转变维护观念,增强装备治理。

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