惠州蓄能水电厂发电机出口断路器操作机构故障分析

惠州蓄能水电厂发电机出口断路器操作机构故障分析

张立中 王方

（惠州蓄能水电厂，广东 惠州 516100）

摘要：本文分析液压弹簧操作机构的断路器出现储能故障的原因，并提出了预防开关储能故障的措施，以提高发电设备的可靠性。

关键词：断路器； 液压弹簧操作机构； 储能； 故障 Analysis on Fault of Generator Circuit Breaker Operating Mechanism of Huizhou Pumped Storage Station

ZHANG Li-zhong，Wang Fang (Huizhou Pumped Storage Station,Huizhou,516100,Guangdong,China)

Abstract: This text is analysis on fault of hydraulic spring operating mechanism energy storage and providing the suggestion on preventing breaker operating mechanism fault.

Key words: Circuit breaker; hydraulic spring operating mechanism; energy storage; fault

一 前言

惠州蓄能水电厂位于广东省惠州市博罗县郊区，是一座周调节的纯抽水蓄能电站。惠州蓄能水电厂分A、B 两厂，分别安装4台立式单级混流可逆式水泵水轮机-电动发电机组，单机容量为300MW，总装机容量为2400MW。

惠州蓄能水电厂的8台发电机出口均采用一机一变的单元接线方式。2013年3月20日，A 厂#4机组在停机断开发电机出口断路器之后，出现断路器储能电机运行时间过长报警，现场检查断路器弹簧不能正常储能。经过全面检查和分析之后，认为导致弹簧不能正常储能的原因是液压操作机构中各部件内部摩擦产生杂质污染液压油。液压油中杂质让密封面密封不严，导致高压油向低压油腔泄漏，从而使弹簧不能正常储能。

二 断路器简介

惠州蓄能水电厂发电机出口断路器采用ABB 生产的型号为HECPS-3S 产品。断路器为户内卧式结构、SF 6气体绝缘和灭弧、三相联动、液压弹簧操作机构。断路器的额定电压24kV，工作电压18（± 10%）kV。设有一个合闸线圈,二个分闸线圈(220VDC 0.5KW Trip II 和220VDC

1.5KW Trip I)，具有防跳跃和防失压慢分能力。

三 故障经过

2013年3月20日，#4机组在11:02:27发正常停机命令，11:03:03机组断路器UNIT CB 001JD 断开。在11:05:04出现UNIT CB MOTOR LONG TIME RUNNING的报警，即断路器的储能电机运行时间过长报警。

四 处理过程及原因分析

由于断路器的操作机构为液压弹簧操作机构，涉及到电气控制回路和机械液压回路。所以从这两个方面查找原因。

首先，从电气控制回路查找。断路器储能电气控制回路如下图(1)：MO为储能电机；K4为中间继电器；S1(71-72)为断路器弹簧的辅助接点；K5为延时继电器，整定时间为2分钟；K63为电机运行时间过长报警输出中间继电器；P2为计数器。正常运行情况，弹簧在未储能位置S1(71-72)接通，K4励磁，电机开始储能；同时K5开始计时，当达到2min 中之后，如果弹簧还未完全储能，则K5的延时触点动作，电机电源切断，同时K63励磁发出电机运行时间过长报警。

现场检查二次回路，K5继电器正常，整定时间正确。K4继电器正常。弹簧的辅助接点S1(71-72)亦正常，未出现烧蚀粘合现象。K63继电器也正常工作。因此可以确定不是电气控制回路的问题。

图(1) 断断路器储能回路路电气控制图

拆卸掉操作作机构外壳，检查电机，储储能齿轮，弹弹簧等机构外外观均无异常常。操作机构外壳亦无无油外漏现象象。投入和断开开储能电机电电源空开几次次，尝试给弹弹簧储能，电电机有带动储储能齿轮转转动，但观察察弹簧并未发发生任何位移。可以确定是是液压回路故故障。

因此，从液液压回路进行查找。液压回回路可能出现现的问题有：1.油泵故障障；2.油泵低压侧有空空气；3.液压压机构出现渗漏。现场手摸摸油泵，无发发热现象，油油泵运转正常常。为检查油泵低压侧侧是否有气体体，用真空泵从从操作机构的的注油孔处抽抽真空，使腔腔内气体形成成负压，同时转动储能能齿轮，将管管路中的气体体带出。故障依然存在。

从渗漏方面面考虑。液压机机构渗漏分为为外部渗漏和和内部渗漏两两种。外部渗渗漏由液压机机构中的各各连接元件处处接头松动或或者变形造成，一般用肉眼眼能直接观察察。通过观察察，未发现外部有油渗渗漏。因此，可以排除。可内部渗漏是指内指液压回路中中高压油与低低压油之间的的阀门或者密封面不严严引起。其原因有阀门变形形或者损坏，，配合不良，阀门密封损损坏或者液压压油内有杂质卡在各阀阀门或者密封封圈处等。这种故障处理比比较复杂。需需要拆卸相关关元件，更换换损坏的阀门门，密封垫

垫圈，过滤带带杂质的液压油等。因此，，内部渗漏比比较难处理。断路器在分分闸位置时储储能与非储

储能状态示意意图如下图（2）和图（3）：

图（2）分闸 已储储能 图（3））分闸 未储能能

图中标注了了可能存在渗渗漏的4个高压压油腔与低压压油腔的密封封面。图中红红色油为压缩缩弹簧的高高压油，蓝色油油为低压油。。初步怀疑是是密封面内卡卡有细小杂质，导致密封不不严，出现渗渗油。

为排除可疑疑点1，现场采采取的措施是是用橡胶锤敲敲打操作机构构控制阀组，使卡在期间的杂质能能脱落。可疑疑点2，3暂时时不好排除，需对油回路路进行解体；为排除可疑疑点4，现场更换断路路器合闸线圈圈。其它机组曾出现过因为为合闸线圈的的原因导致电电机频繁启动动的情况。按以上按方法法处理后，储储能弹簧仍无无法储能。

现场拆出液液压弹簧操作作机构，进行检检查。拆出机机构后，手动动来回推拉断断路器操作机机构的活塞塞杆（见下图图（4））若干次次。之后，给给储能电机投投上电源，储储能机构能正正常储能。说说明确实是是某个密封面面存在杂质卡卡塞。为此，为避免事故再再次发生，现现场使用真空空泵更换液压压油。对换

换下来的油进进行观察，里里面有黑色物质质。

图（4） 操操作机构活塞塞杆

经分析，由于惠州蓄能水水电厂是抽水水蓄能电厂，在系统中起起调峰调频的的作用。机组组开停机比比较频繁。虽虽然#4机组断断路器仅投运运四年，但断路器操作次数数达2000多多次。断路器器频繁的动动作，导致操操作机构内部各各部件频繁动动作，内部各各部件摩擦会会产生杂质污污染液压油。细小的杂杂质日积月累累，导致密封面面密封不严，，从而使高压压油向低压油油腔泄露，影影响机组断路路器液压弹弹簧储能机构构不能正常储储能。

五 预防措措施

断路器的的操作机构是是断路器的重重要组成部分分，它的故障直直接影响开关关的运行。因此，为防防止出现类似似储能故障，保障机组的可靠运行，在在运行维护过过程中要特别别关注操作机机构。具体体从以下几方方面着手：1.巡巡视过程中，，观察储能电电机动作次数数与断路器的的动作次数是是否匹配。正常情况下下，储能电机的的动作次数为为断路器动作作次数的两倍倍。如储能电电机的动作次次数过多，则有可能出现弹簧储能不能保持，需需对液压回路路进行检查。2.定期更换换液压油，以降低液压压油中的杂质质含量，确保各各密封面干净净。3.检查油油位是否正常常。如果油位位与初始油位位有不同，则可能出现渗渗漏。4.定期期维护电机，检检查其碳刷长长度是否满足足要求，电机机发热是否异常，运行行有无异响等等。5.检查储储能齿轮是否正常。6.对液液压回路中的的接口，定期期进行检查紧紧固。

7.补补充液压油之之后，要注意排气。8.定期期对电气回路路的继电器进进行检验，防防止误报警，误动作。9. 储备适量量备件。

六 结束语语

惠州蓄蓄能水电厂是是一座周调节节的纯抽水蓄蓄能电站，在在系统中承担担调峰、填谷、调频、调相和事故故备用的任务。机组开停机机频繁，对电电气设备的要要求也比较高高。机组出口断路

器是发电厂重要设备之一，其故障直接影响机组的运行。而断路器最常见的故障是操作机构的故障。因此在日常巡视以及定检工作中，要加以重视。

参考文献

［1］ 刘培民. LW6断路器液压机构故障的分析和探讨 机械研究与应用，2008；

作者信息：张立中（1985.08—），男，助理工程师，学士学位，从事水电厂

检修维护工作。

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