摘要：断路器是重要的电力系统设备。本文以灵宝换流站配置的交流断路器为例，对断路器的本体结构及原理进行阐述，通过具体案例研究了断路器合闸电阻无法投入运行的问题及处理方法，并提出了具体的解决策略。
关键词：换流站；断路器；合闸电阻
在电网设备中，最重要的设备之一当属断路器，断路器不仅能够对高压电路空载电流及负荷电流进行开断闭合，还能够在系统出现故障之后，与系统的保护设备互相配合以迅速切断故障电流，从而缩小停电的范围。断路器对于减小停电影响、避免事态扩大具有极为重要的作用，它是保障电力系统安全运行的关键设备。本文研究的对象为灵宝换流站交流场的LW10B-252/Y3150-40DZ型双断口带合闸电阻的断路器，在220kV交流场侧的换流变支路安装。
1 灵宝换流站断路器本体结构和工作原理
1.1 本体结构
1.1.1 灭弧室
灭弧室由动触头、静触头和绝缘瓷套组成。灭弧室内充满SF6气体，动静触头的接通和断开是在灭弧室中完成的。合闸过程的灭弧是靠主回路的接通来实现灭弧的，分闸过程的灭弧是靠SF6气体的喷吹作用实现灭弧的。
1.1.2 合闸电阻
合闸电阻的组成部分主要为静触头系统、动触头系统以及瓷套装配系统。在灵宝换流站中应用的断路器合闸电阻为辅助断口，与灭弧室在电路上为并联关系，主要用来限制限制合闸过电压，特别是在进行空载长线的重合闸操作时的操作过电压。合闸电阻在主断口（灭弧室）合闸前几个毫秒投入，在灭弧室刚刚合上（经过刚合点后）若干秒后自动切除。合闸电阻投入只是在合闸时进行。合闸电阻的阻值为1500±5%Ω，提前投入时间为7-11毫秒，这个时间不可调。只有在合闸时，合闸电阻才会投入使用[1]。
1.1.3 绝缘支柱
断路器中的对地绝缘支柱瓷套也能够起到对灭弧组件产生支撑的作用。组成支柱的瓷套总共有三节，上两节具有同等尺寸。在瓷套的中间有隔环，隔环的两边安装有密封圈。每一节的瓷套两边都是密封面，在两节瓷套的中间安装了导向盘，而导向套则被压装在导向盘中间[2]。在上节的瓷套端面，安装着连接法兰，而在连接法兰的下部安装有吸附剂框，在连接法兰的外部则安装了两个自动接头以确保支柱和电阻及灭弧室气体产生连通。在绝缘杆两端，各连接着金属拉杆，上拉杆经连接法兰和接头相接，接头销孔的中心到连接法兰上距离在121mm左右（误差0.5mm）。
1.1.4 五联箱
五联箱是一套动作分配机构，通过内部连接板和拐臂，保证支柱绝缘杆的单一直线运动被分成四个不同方向的直线运动，从而保证工作缸和灭弧室传动比接近1:1（几乎等于0.9:1）。
1.2 工作原理
当断路器接收到合、分闸的命令后，工作缸内的活塞杆向上、或向下运动时，通过支柱里的绝缘杆带动三联箱（五联箱）中的拐臂，推动灭弧室内的拉杆、动触头、压气缸、动弧触头作上、下运动，实现合闸和分闸。断路器分闸时，压气缸内的SF6气体被压缩后适时向电弧区域喷吹，使电弧冷却和去游离而熄灭，并使断口间的介质强度迅速恢复，以达到开断额定电流及各种故障电流的目的。
在合闸操作过程中，工作缸活塞向上运动，通过五联箱中的拐臂装配驱动并联电阻动触头操作杆实现电阻提前主断口7～11mm接通，当主断口接通后，由于五联箱中拐臂装配上的脱扣机构此时脱扣，使得电阻操作杆返回，完成电阻在合闸过程中的短时接通，释放掉电网能量。
2案例分析
2.1事件简介
灵宝换流站在2009年年度检修工作中，在进行2201断路器动作特性试验的过程中发现，A相断路器的两边合闸电阻的信号无法进行采集，据此可以判断，合闸电阻在断路器合闸的过程中未投入使用。
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2.2 处理策略
2.2.1 调整五联箱
按照灵宝站的检修记录来看，其在2007年进行的年度检修中，发现2201断路器出现此类问题，其中B相北侧合闸电阻未能正常投入。在2008年的年度检修过程中，发现A相北侧的合闸电阻未能正常投入[3]。以上两次均通过调整五联箱张中偏心齿的方式使断路器恢复正常运行。因此依据2007年、2008年的检修经验，在2009年的故障处理过程中，先进行断路器排气，再将五联箱打开检查，发现合闸电阻在传动中存在问题，无法使拐臂装配复位，将偏心齿调整到极限位置后仍不能恢复。
2.2.2 故障判定
2.2.2.1 在现场检修人员检查了所有的元器件之后，发现绝缘拉杆的上拉杆接头比正常值高出6mm。而对液压机构箱的内部作进一步排查时又发现，下拉杆和法兰盘连接出现松动的现象，在拉杆连接的部位出现了明显的松动。根据此现象初步分析，2201断路器A相工作缸及下拉杆法兰盘对接处、上法兰盘和下拉杆处发生松动现象。
2.2.2.2 在下一步检查绝缘支柱的过程中，首先对两处接头进行检查，查看接头是否存在松动的情况，然后将检查的两处接头去除，将支柱的两节瓷套连接螺钉解除，并解除上下连接法兰，同时将绝缘杆装配取出，对剩下的所有接头进行检查。如果发现存在松动的情况，则再次解体分析原因[4]。
2.2.2.3 由于断路器下拉杆法兰盘部位松动，绝缘拉杆接头与下拉杆连接部位松动，造成上拉杆接头在分闸时向下移动不到位，最终引起五联箱内上拉杆接头与拐臂焊装、拐臂装配配合不当，拐臂装配半轴不能正确复位，最终造成合闸电阻不能投入。
2.2.2.4 断路器拉杆相关部位松动，特别是绝缘拉杆接头部位松动属于重大设备缺陷，可能引起拉杆松脱，断路器分合闸不到位，造成断路器爆炸等严重后果。
2.2.3 现场处理
供应商立即向灵宝换流站提供了3个全新的断路器绝缘支柱，并且新到货的绝缘支柱完全符合质量要求。新更换的断路器绝缘拉杆接头和上下端的金属连接部件根据工艺的要求进行了重新涂层，涂料为厌氧胶。并对拉杆接头和上下端的金属连接部件加装销钉以避免出现松动。在完成更换之后进行试验，试验标准遵从电气设备交接试验标准。最终得到的试验结果满足要求，断路器也恢复了正常运行。
3.3 解决策略
3.3.1 针对2201断路器A相合闸电阻无法投入使用这一问题，采取的具体策略为：彻底排查换流站所有的交流断路器，共有14台交流断路器都存在类似的情况。以现场的检查结果来看，存在问题的不限于2201断路器，还有1台断路器的绝缘拉杆松动的情况也比较严重，而其余的断路器绝缘拉杆则没有出现明显的松动问题，说明该批次断路器出现了家族式的隐患。
3.3.2 利用停电的机会，对灵宝换流站剩余的断路器绝缘栏杆进行了统一处理，在绝缘拉杆的接头处重新涂抹了厌氧胶，并加装了销钉。
3.3.3 在正常工作中，工作人员在断路器操作之后进行重点检查，同时定期巡视检查，时刻注意断路器的拉杆是否出现了松动的问题，一旦发现问题，需申请停电检修。同时对断路器机构箱的绝缘拉杆接法兰盘处用标示线画出，从而方便巡查人员在日后观察。
4 结束语
后期对断路器合闸电阻无法正常投入的问题进行进一步分析，确认了是因为绝缘拉杆的连接螺纹涂敷厌氧胶位置不当造成，对设备的安全运行造成了影响。断路器的绝缘拉杆在正常工作中出现松动的现象较为少见，需要工作人员在日常工作中加强巡视和定期开展断路器预防性试验，来及时发现断路器的缺陷和隐患。
参考文献
[1]于吉波,刘洋,徐建源等.换流站交流断路器重合闸开断失败分析[J].东北电力技术,2013,34(8):7-10。
[2]于晓军,刘志远.换流站交流场3/2接线中开关联锁跳闸逻辑设计与实现方法[J].电力系统保护与控制,2017,45(3):144-148。
[3]于晓军,刘志远.银川东±660 kV换流站中开关连锁逻辑改进方法研究[J].电力系统保护与控制,2014,(10):130-134。
[4]郑劲,聂定珍.换流站滤波器断路器暂态恢复电压的研究[J].高电压技术,2004,30(11):57-59。
[5]河南平高电气股份有限公司.《LW10B型断路器安装使用说明书》.
论文作者:闫玉峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：断路器论文; 拉杆论文; 电阻论文; 灵宝论文; 支柱论文; 断口论文; 法兰盘论文; 《电力设备》2017年第31期论文;