LW6-220六氟化硫断路器CY型液压机构频繁打压故障诊断与改进

1LW6-220六氟化硫断路器CY型液压机构频繁打压故障诊断与改进华能井冈山电厂魏燕军摘要：河南平顶山开关厂1999年生产的LW6-220六氟化硫断路器普遍采用CY型液压机构，在某厂220KV断路器的日常维护工作中，CY液压机构经常出现频繁打压的缺陷，由于引起CY型液压机构频繁打压的原因很复杂,现场判断处理故障源也比较困难,导致该类缺陷已成为液压机构能否可靠运行的主要矛盾。因此，如何避免CY型液压出现机构频繁打压的缺陷，制定设备维护预防措施就显得尤为重要了。本文就CY型液压机构频繁打压原因进行了一些分析,并提出了一些处理措施以供大家参考。关键词：液压机构打压温度微动开关控制回路1前言某厂220KV升压站安装的LW6---220型六氟化硫断路器系河南平顶山开关厂1999年生产的。LW6-220六氟化硫断路器采用CY型液压机构，CY型液压机构由动力设备，执行元件，控制元件，辅助元件，工作介质五个部分组成。它以#10航空液压油为介质进行液压传动，以实现高压开关的分，合动作。CY型液压机构具有体积小，操作力大，需要控制的能量小，操作平稳、无噪声、不需要直流电源等特点，因此广泛应用于高压和超高压等级的断路器设备中。2故障情况概述某厂220KV升压站7台LW6---220型六氟化硫断路器采用的是CY型液压机构，CY型液压机构的油压高低、油液随温度变化情况，液压元件的制造要求，检修的技术要求等均会影响其运行的正确性。某厂220KV升压站有LW6---220型六氟化硫断路器7台，十几年来，在运行中出线间隔、主变间隔及母联间隔的LW6---220型六氟化硫断路器的液压系统的控制阀、安全阀、管接头等元件经常会出现渗油。使得液压系统压力异常下降，导致油泵打压频繁，尤其是母联231断路器，在2013年曾经因储能器的安全阀故障，出现频繁打压的情况。2014年#2主变间隔的202断路器也出现频繁打压现象，现场检查未发现外部渗油点，因此判断是控制阀内泄，更换控制阀后，液压系统恢复正常运行。在2014年井葛线214断路器液压系统由于频繁打压，使得打压电机烧毁一台，在2014年冬季该机构打压更加频繁，每8-10分钟打压一次，每次6-8秒，针对该故障现象，对机构进行认真检查，机构各元件无渗漏现象，只发现压力开关组件下侧一高压，一低压油管表面较其它油管表面温度稍高3℃，而且有时能听到很轻微刺刺声；压力表指针有轻微跳动；一微动开关工作不可靠。将故障部件更换后，液压系统恢复正常运行。查看某厂220KV断路器的运行记录，发现该类故障多出现在春季、冬季。3根据故障现象对液压机构频繁打压做如下分析3.1温度对液压机构的影响温度对液压机构的影响有以下几个方面；一是对氮气储能压力的影响，二是对液压机构传动压力的影响，三是对密封元件老化的影响。2预充压力值和额定压力值是在环境温度为20℃下规定的表压值。可是在测定压力时，其环境温度可能大于或小于20℃，又由于预充压力和额定压力测定的位置不变，故压力与温度的关系可以用定容的气体状态方程式计算，如下公式。△P／△T=C式中P----------绝对压力（Mpa）;T----------热力学温度（K）;C----------常数。从上式可见，压力随着温度的变化而变化。实际上产品所规定的压力参数是表压值。若按理想气体状态方程计算，严格讲是不够准确的，但作为工程上得需要，按表压值进行计算，能满足产品技术条件的要求。因此，当温度变化时可以按以下式进行换算；P1／T1=Pn／Tn,即Pn=(Tn／T1)×P1式中P1--------产品规定的压力值（预充压力或额定压力）Tn---------实际的环境温度储气筒表面的温度，即[（273＋t）K]例如：此台机构在20℃时，其额定压力为（32.6±1）。如果环境温度35℃和7℃时，那么额定压力值分别是多少？设：35℃时压力值为P2；7℃时为P3；0℃时为P4由上式得；P1=32.6MpaT1=293KT2=273+35（K）=308KT3=273+7（K）=280KT4=273+0（K）=273K则P2=380×326／293Mpa=34.3MpaP3=280×326／293Mpa=31.2MpaP4=273×326／293Mpa=30.4Mpa因此环境温度为35℃时，压力是34.3Mpa，环境温度为7℃，压力值是31.2Mpa.环境温度为0℃，压力值是30.4Mpa.上面讨论了温度对压力的影响，其目的一是作为在环境下正确的压力参数；其二是判断产品压力是否中出现异常。如果压力超出了环境温度影响的范围，那就是异常情况，须找出原因进行排除。温度对液压油的影响主要是影响10号航空液压油的运动粘度，轴封U型胶圈和各传动轴摩擦阻力也随温度而变化，温度降低，10号航空液压油运动粘度和摩擦阻力增大，而使断路器的分合速度运动时间发生变化。同时，长期工作在低温下，密封圈易硬化而损坏，故电加热器是户外运行的断路器液压机构所必要的装置之一。正常情况下，当环境温度降到0-5℃时，就应该将电加热器投入运行，减少温度对液压操作机构油系统的影响。3.2密封件对液压机构的影响密封件是用于防止密封容器中油液泄露以及外界空气，灰尘等的侵入，如果密封不良，泄露增加，将直接影响原件和系统的性能，泄露严重时，系统就建立不起压力而无法工作，如果外泄，则会出现污染环境，甚至造成火灾，如果空气混入系统，则将使系统出现刚度下降，产生气穴。噪声和油液乳化等不良现象，3如果灰尘侵入，则会污染油液，加速原件磨损，降低寿命。因此，在液压传动中密封件的作用极为重要，且对要求较高。LW6-220六氟化硫断路器CY型液压机构高压油系统管径最小，其一、二级阀密封采用的是线密封，液压系统内航空油的洁净程度对液压系统的密封效果有直接影响。2014年3月，某厂2220KV升压站#2主变间隔的202断路器出现频繁打压现象，现场检查未发现外部渗油点，用红外热成像仪检查，发现控制阀表面温度比其他部件略高2℃，因此判断是控制阀内泄，并做出了相应处理，效果稍微好些，但故障现象依然存在，在4月，#2机组停机后更换控制阀，故障不再出现。在2014年10月，某厂2220KV升压站井葛线214断路器液压系统由于频繁打压，使得打压电机烧毁一台，在2014年12月，由于气温降低，该液压机构打压更加频繁，每8-10分钟打压一次，每次6-8秒，针对该故障现象，对机构进行认真检查，机构各元件无渗漏现象，只发现压力开关组件下侧一高压，一低压油管表面较其它油管表面温度稍高3℃，而且有时能听到很轻微刺刺声；压力表指针有轻微跳动；一微动开关工作不可靠，另外，井葛线液压系统B相控制阀表面温度也比其他部件稍微高了1℃左右。在2015年5月，我们利用井葛线保护定捡的机会，将井葛线液压系统的压力开关装配部件及B相控制阀更换，另外，我们还将原微动开关全部更换成新的、接点额定电流更大的微动开关。在设备检修、维护过程中，要做好以下工作：3.2.1液压系统加油时要避免灰尘、杂质进入油中，平常要将备用油过滤好，并用干净的容器密封储藏。3.2.2液压系统检修时要做好防尘、防水措施，滤油机及配套油管要干净。过滤纸要按规定使用。另外，进入贮油箱的油一定要过滤干净。3.2.3液压系统的控制阀、压力开关装配、手力泵、高压油泵等原件要定期检查，发现液压系统内的原件有内漏要及时更换。3.2.4液压系统备件要密封包装或存放在无尘仓库。3.3管流压力大损失，泄露对液压机构的影响实际液体具有粘性，在流动时就有阻力，为克服阻力，必然要消耗能量，这样就有能量损失。能量损失主要表现为压力损失，如果压力损失过大，将使功率消耗增加，油液发热，泄露量增加，效率降低和液压系统性能变坏。一般这种压力损失，一类是油液流经直管压力的损失，这种压力损失是由于液体流动时的内外摩擦力引起的，另一类压力损失是由于液体流动时局部障碍，如弯管，管道截面突然扩大或收缩以及控制阀阀口时，由于液流方向或速度突然变化引起的局部损失，另外是泄露，在液压元件的零件之间常有相对运动，这样在这些零件之间就必须有一定的配合间隙。液压油从压力较高处流经配合间隙流到压力较低的地方或大气中，这就是泄露，通常泄露分内泄露和外泄露，液压油自高压腔通过活塞与缸体的配合间隙流到低压腔，即为内泄露。液压油由活塞杆与缸盖的配合间隙，以及各管接头的渗漏流入大气中，则为外泄漏。针对上述原因，我们首先要做好液控柜内的加热器投退工作，避免因为环境温度降低，导致10号航空液压油运动粘度和摩擦阻力增大，影响液压系统正常运行。但是，加热器投入后要做好防止油系统起火的措施，定期要进行巡视检查。其次，要防止10号航空液压油乳化，日常维护时做好液压系统的密封措施，防止水进入。第三，对于频繁操作的断路器，要安厂家说明书要求好保养工作，加油要加同一厂家、同一型号的。43.4微动开关工作不稳定对液压机构油泵控制回路的影响及对策液压机构原控制回路如图1所示，图中电动机M带动油泵储能，电机由交流接触器KM控制并供电，当液压机构（额定压力为32.6Mpa:油泵启动压力为：合闸闭锁压力为27.8Mpa;分闸闭锁压力为25.8Mpa）油压下降到31.6Mpa时，油压开关中得微动开关Kp1触点闭合，电机启动带动油泵打压储能，油压上升到额定压力32.6Mpa时微动开关返回，接触器KM失电，切断电机电源，从图中可以看出，油泵的启动和停止都是由KP1完成，由于液压机构储现轻微内泄或外泄，以及昼夜温度的变化，触点KP1都会随着压力的微量变动而时通时断，电机M也随之启动停止，如此反复，所以油泵会频繁启动，时间一长，微动开关的电气接点也会因频繁通断电流而烧毛，出现接触不良的情况。另外利用微动开关的顶杆来调整压力差，也只能调整启动压力，只能是该微动开关的固有压力差，很难满足，而且还要考虑环境温度高时对压力的影响。对此，我们采取了一下方法：3.4.1利用原备用微动开关KP5和接触器KM中一常开触点，对其控制回路进行改造，如图2所示。KP1负责启动，KP5负责停止，当油压下降至启动压力（调整至29MPa）时，KP1触点闭合，此时KP5触点是闭合状态，直流接触器KM得电，油泵启动补压，同时KM一对常开触点对其KP1自保持，直至油泵打压到32.6MPa时，KP5触点断开，接触器失电，油泵停止工作。延长了微动开关的使用寿命。3.4.2将原微动开关更换为接点额定电流更大的微动开关。3.4.3微动开关顶杆调整。KP5压力调至额定压力32.6MPa断开。KP1压力调整至31.6MPa以下或比合闸闭锁压力稍高些比如30MPa闭合，这样压力差调整范围将增大很多，也容易调整，并且不会影响断路器正常运行。母联断路器平常的重合闸功能是不投入运行的，只是单一部分的分合闸操作，所以在调整KP1压力时，可稍微低一些。通过对液压机构打压频繁情况的了解和以上分析判定，此台开关出现频繁打压为：压力组件内安全阀密封不良出现轻微内泄露和KP1微动开关工作不稳定造成，采取对油泵控制回路改造，延长其打压时间间隔，更换压力组件、更换新型号的微动开关等措施，经过上述改造后，母联231开关液压系统运行非常稳定，确保了设备安全可靠运行。5三、结论液压机构出线频繁打压故障时应仔细观察，寻找故障原因切不可盲目拆卸。通过改造母联231开关油泵控制系统后，此开关一天打压为2-3次。说明这次改造是成功的，为预防CY液压机构频繁打压故障在平时的维护时应根据环境温度及时投入CY液压汇控柜内的加热器，做好汇控柜内的冬季保温工作，调整好温度继电器的设定值。液压系统内各元件密封面都是采用线密封，任何微小的杂质颗粒都有可能导致密封不严。在检修工作中要严格执行检修工艺，保持液压油的清洁，避免外界的杂质进入液压油系统内。检修现场要做好防尘、防水及其他清洁工作，采用高效的滤油机。另外，打压回路的微动开关的接点处于频繁分、合的状态，要利用设备停电的机会检查该微动开关的接点接触情况，发现问题及时处理。参考文献平顶山开关厂LW6-220六氟化硫断路器说明书井冈山电厂《电气检修规程》