引言

在我國電力行業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中,10kV真空斷路器作為電力系統(tǒng)中重要設(shè)備,其技術(shù)研究及發(fā)展歷史相對較短,造成在系統(tǒng)運(yùn)行中的10kV真空斷路器故障率會高于其他電力設(shè)備。本文通過對運(yùn)行中發(fā)生故障的10kV真空斷路器進(jìn)行故障分析,探討VS1型10kV真空斷路器的開距和超程異常的故障原因及改進(jìn)方法。

110kV真空斷路器簡介

額定開距是指真空斷路器在分閘位置時,斷路器的動觸頭與靜觸頭之間的最短距離。斷路器開合電流能力及機(jī)械使用壽命由額定開距的大小決定。在一些需要頻繁開合電流的場合,斷路器的額定開距會相對偏小,例如需配合頻繁投切電容器組的斷路器,但絕緣強(qiáng)度會因此而降低:需要絕緣強(qiáng)度大、能開斷短路電流、承受瞬態(tài)恢復(fù)電壓的場合,真空斷路器開距宜選擇得大一點(diǎn),但根據(jù)巴申定律過大的開距并不會顯著增強(qiáng)真空滅弧室的絕緣強(qiáng)度,相反,只會增加操作機(jī)構(gòu)的操作功以及對波紋管的沖擊力,從而造成機(jī)械壽命的縮短。

額定超程是指真空斷路器達(dá)到剛合狀態(tài)后,壓力彈簧繼續(xù)壓緊動觸頭而動作的壓縮行程。適配的超程能保證斷路器的動觸頭與靜觸頭在運(yùn)行時擁有符合運(yùn)行要求的接觸壓力,降低設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險:同時也能減小合閘彈跳,減少斷路器在關(guān)合電流時產(chǎn)生的觸頭損傷:能使分閘彈簧更早地參與分閘運(yùn)動,提高剛分速度,加快真空泡內(nèi)部的燃弧,提高短路電流開斷能力。如超程偏小,合閘時動靜觸頭的接觸壓力就會不夠,容易出現(xiàn)合閘彈跳且造成觸頭損傷,從而影響設(shè)備的使用壽命:過大的超程則會增加斷路器在合閘時觸頭之間的碰撞力度,從而影響合閘的穩(wěn)定性。

10kV真空斷路器采用平面布置的彈簧操動機(jī)構(gòu),該操動機(jī)構(gòu)置于滅弧室前的機(jī)箱內(nèi),機(jī)箱被4塊中間隔板分成5個裝配空間,其間分別裝有操動部分、儲能部分、傳動部分、脫扣部分和緩沖部分。

210kV真空斷路器開距及超程測量

2020年9月29日,某變電站#1電容器組571DR斷路器(森源VS1機(jī)構(gòu))出現(xiàn)合閘過量現(xiàn)象,測量數(shù)據(jù)如表1所示,對該斷路器進(jìn)行故障排查及分析檢修。

3合閘過量故障排查

(1)檢查真空泡上樁連接導(dǎo)體是否存在變形現(xiàn)象,檢查上導(dǎo)體和絕緣筒連接是否可靠,固定位置是否存在虛接,暫無發(fā)現(xiàn),可排除。

(2)針對絕緣拉桿壓力進(jìn)行測試,不排除絕緣拉桿長時間使用后發(fā)生變化,也可能存在質(zhì)量問題導(dǎo)致絕緣拉桿內(nèi)部彈簧壓力不足等等,故將返白云電器的斷路器絕緣子拉桿拆出進(jìn)行壓力測試,如表2所示。1250/3.15kA壓力范圍值為(3100±200)N,經(jīng)測試可排除絕緣拉桿問題。

(3)檢查機(jī)構(gòu)傳動主軸拐臂、連板、連接拉桿拐臂的連接配合是否庫存虛位或間隙過大,暫無發(fā)現(xiàn),可排除。

4合閘過量故障分析

早期Vsl斷路器機(jī)構(gòu)的設(shè)計幾乎全國統(tǒng)一,差異并不大。早期的Vsl斷路器機(jī)構(gòu)均沒有合閘限位,后期的產(chǎn)品普遍都有增加(圖1)。機(jī)構(gòu)調(diào)試到最佳狀態(tài)范圍值內(nèi),機(jī)構(gòu)其他部件不出現(xiàn)異常的情況下,可以考慮不加合閘限位。

本文所述發(fā)生合閘過量現(xiàn)象的10kV真空斷路器沒有合閘限位,如有合閘限位可能就不會出現(xiàn)過量現(xiàn)象?，F(xiàn)判斷故障點(diǎn)是機(jī)構(gòu)傳動主軸拐臂、連板、連接拉桿拐臂之間的配合存在問題,如圖2所示。

結(jié)合森源提供的主軸拐臂、連接拉桿拐臂圖紙進(jìn)行模擬,并以白云Vsl產(chǎn)品圖紙進(jìn)行對比,計算出主軸拐臂和連板之間的角度差,如表3所示。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)對比分析,主軸拐臂孔距36mm,比國產(chǎn)少2mm,連接拉桿拐臂103.5mm,比國產(chǎn)多3.5mm,主軸拐臂和連板角度僅129,比國產(chǎn)少49,導(dǎo)致主軸拐臂和連板接近呈直線,無法形成較大的角度:加上機(jī)構(gòu)合閘沒有限位裝置,當(dāng)機(jī)構(gòu)傳動合閘時儲能釋放能量較大,分閘彈簧拉開產(chǎn)生拉力,最終導(dǎo)致合閘時容易出現(xiàn)過沖現(xiàn)象。

5合閘過量解決方法

主軸拐臂孔距36mm不作更改(避免拆裝機(jī)構(gòu)主軸),連板孔距53mm不作更改,將連接拉桿拐臂原103.5mm孔距改為100mm,增大主軸拐臂和連板之間的角度,原129改為159,如圖3所示。

增加合閘限位裝置,避免機(jī)構(gòu)出現(xiàn)合閘過量現(xiàn)象。在斷路器框架外部做增加較為方便,也有利于調(diào)節(jié)限位量,如圖4所示?，F(xiàn)有機(jī)構(gòu)內(nèi)部鉆孔增加限位裝置,較難實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)限位,還可能存在鉆孔偏差大的問題,定位鉆孔時需將絕緣筒拆下才能進(jìn)行。

圖4 外部限位裝置方案圖

6結(jié)語

本文通過對VS1型10kV真空斷路器的合閘過量問題進(jìn)行分析,提出兩種因開距和超程異常造成故障的解決方案,在10kV真空斷路器大修的情況下可以適當(dāng)考慮。該思路通用于不同型號的10kV真空斷路器,可避免同類型問題造成斷路器無法正常開合電流的情況發(fā)生,對于確保10kV真空斷路器健康穩(wěn)定運(yùn)行,保證生產(chǎn)和生活供電可靠性具有重大意義。