高寒地区断路器常见问题及对策

发布时间：2022-10-05 21:42 热度：

　　目前，大庆油田电网的高压油断路器已经基本改造成SF6高压断路器。作为高寒工业地区，SF6断路器在油田电网投入运行之后，遇到了一些新问题。其中，有两方面问题最为突出:一是断路器温差变化较大时SF6气体的泄漏问题，二是高寒地区弹簧机构的缺陷问题。下面笔者根据检修工作中总结的一些实际经验，并与专业知识相结合，对以上两个问题进行探讨。

　　1温差变化大对SF6断路器密封系统的影响及对策

　　1．1现象分析

　　连续几年，遇到冬季温差变化较大的时候，一些运行年限较长的SF6断路器的气体泄漏故障明显上升。这种故障的出现对油田电网的影响是很大的。SF6断路器在冬季运行时，由于气温的下降，SF6气体易液化，使得断路器气压异常或闭锁，会导致密度继电器断开合、跳闸回路，同时会使断路器本体的密封胶圈老化程度加剧，导致慢渗。总结这些故障断路器的泄漏规律发现，大部分断路器在气温稳定后，补充至额定压力的SF6气体压力不再降低，并且不容易检测到泄漏点。根据以上现象，参考有关技术资料，结合LW8－35型SF6断路器的密封结构，进行具体分析。如图1所示，这种形式的密封结构，上、下密封槽的加工使用了先进的细纹工艺，该工艺使槽、橡胶垫圈、硅脂三者的结合更加紧密，且具有一定抗污染能力。图2为杂质污染泄漏结构示意图。由图2可知，污染杂质的存在，导致杂质裂纹的产生，在温差变化较大时，热胀冷缩系数不同的金属和橡胶材料，会逐渐将杂质污染图1密封结构图2杂质污染泄漏结构示意图物周围的裂纹沟通而出现泄漏点，这就是大温差引起断路器气体泄漏的主要原因。泄漏点按自身存在的时间长短分为暂时性的和永久性的，它是由污染物的活性和杂质的直径决定的。污染物的活性大，它将通过化学反应彻底破坏密封面裂纹轨迹的化学成分使该泄漏点永久化，杂质直径的大小也将直接影响到断路器的密封质量。有关资料显示:直径超过0．02mm的杂质，无论活性大小都容易形成永久性的漏点。污染物的活性小，密封面裂纹轨迹的化学成分没有被彻底破坏，当腔体内的压力下降到一定程度后，硅脂中的部分裂纹会重新愈合，泄漏点会自动消失，但是此处杂质的存在，将永远是该腔体的一个密封薄弱环节，遇到气温急剧变化的情况，仍然会再次成为泄漏点。在以往的事故临检中发现过密封胶垫的温度特性不合格，导致低温下密封面积狭窄，出现密封失效的情况。这种断路器内部气体泄漏的现象会成批次出现，该故障通过更换合格的橡胶垫之后，都能够完全恢复正常。大庆让胡路变电站的35kVSF6断路器就出现过这种情况。

　　1．2对策

　　根据上述分析，解决SF6断路器在东北地区的气体泄漏问题，需要以下三个方面的条件同时到位。(1)要使用适合这种环境的合格密封材料，如高纯度的硅脂和适应当地温度特性的密封胶垫。(2)检修组装时，尽量选择在无风无尘的干燥天气下进行，有条件的地方最好在专门的组装车间完成组装，再经过低温实验后出厂。(3)参加组装的工作人员对密封组件的清洁处理，一定要仔细认真，管理严格，分工明确。只有达到这些工作条件才能保证在高寒地区运行的SF6断路器的气体年泄漏率控制在合格范围之内。另外，据厂家的有关技术人员介绍，定期检修的断路器，防腐工作进行及时的话，可以将SF6断路器发生气体泄漏的总数减少10%左右。

　　2严寒季节SF6断路器弹簧机构拒动故障及对策

　　2．1现象分析

　　弹簧机构的零部件多而复杂，安装的轴承数量远大于电磁机构。在弹簧机构的动作过程中，各组部件都必须在规定的时间内达到设计要求的位置和角度，对机械机构不但要求有准确的精度，同时也要求机构转动点有良好的润滑条件。根据多年来油田电网的弹簧机构故障处理统计，在严寒冬季，弹簧机构的拒动次数要明显高于其他季节。根据现场统计，大部分(85%以上)的机构故障都是机构卡涩引起的。其中，机构调整不到位引起的故障占30%，由机构润滑失效引起的故障占70%。润滑失效的主要原因是:在严寒冬季，轴与轴承之间润滑油不能建立形成一层黏度和厚度适中的油膜。弹簧机构润滑失效的现象中，主要存在两方面的问题［1］:(1)机构保温系统损坏后，润滑油的温度特性变差，失去正常的润滑作用;(2)断路器密封件受损，润滑油受到严重污染，粉尘、润滑油杂质破坏了它正常的润滑作用。以上两点均使轴承中的油膜不能正常形成，导致其不能润滑机构转动点，而使整个弹簧机构润滑失效。

　　2．2保证严寒季节润滑机构正常工作的对策

　　在我们以往的检修过程中，检修工一般不注意润滑油的使用场合和温度特性，没有选用适合低温下工作的润滑油，其结果是在严寒季节轴承内的润滑油膜不能正常形成或形成时间很短。不同的润滑油有不同的温度特性，离开规定的温度范围就不能形成润滑油膜。在机构加热器正常投入的情况下，使用厂家专门提供的润滑油基本能解决CT－10、CT－14等弹簧机构的冬季润滑问题。但在检修中我们发现一个很重要的问题，机构加热器在严寒季节不能正常投入。考虑到这种情况引起的后果较严重，近几年我们逐步将电子温控器更换为液压温控器，并将铝合金加热板更换为陶瓷式加热板，在实际应用中起到了明显的效果。

　　2．3克服润滑机构润滑缺陷的对策

　　在检修弹簧机构的过程中，发现润滑油被污染的现象是司空见惯的。大庆地区是风沙较大的工业区，有些变电站的断路器机构箱已经变形、门密封条已损坏，设备的润滑油基本上都受到了不同程度的污染。这也正是我们每年检修都重视清洁机构箱和润滑机构的原因所在。近几年，我们也更换了一大批变电站的机构箱密封条，如北十九、北二十变电站等。污染后的润滑油性能容易降低，不能保证润滑油膜的正常形成。个别或部分零件不能在设计的时间内完成定位，导致机构动作不准确，例如，北六变电站的3636断路器就属于润滑油受污染而失效，导致机构进行了多次空合闸操作，最终造成合闸弹簧调节杆疲劳断裂的事故。机构润滑油被污染，低温环境下润滑失效的现象是一个较显著的问题。因此，在每年的定检过程中，检修工作人员做好机构的润滑和清洁工作至关重要。良好的机构密封措施，合理的机构润滑，是保证弹簧机构正常动作的重要前提。我们必须加强这方面的工作，提高电网的供电可靠性。另外，通过对高寒地区断路器弹簧机构的调试，在众多准确数据的基础上，发现其中也存在一些规律。例如，CT－14弹簧机构和CT－10A弹簧机构的扇形板和半轴间隙如果调节在规定范围(2mm～4mm)内就能有效克服筑巢。

　　2．3关键技术

　　(1)利用风力驱动自由旋转。(2)用光线折射的原理，通过闪光部分(反光镜)将太阳光向四周辐射。(3)利用吹哨部分发出刺耳的风鸣声。(4)利用固定部分将驱鸟器安装在6kV～10kV配电线路杆上或转角杆的承力横担上。

　　3现场应用情况

　　此仪器于2015年9月在大庆油田投入使用，至今，安全使用可靠率达100%，为6kV～10kV配电线路的可靠运行提供了强有力的保障，可广泛应用于6kV～10kV配电线路上。驱鸟器现场安装实物照片如图2所示。图2驱鸟器现场安装实物照片。

　　4结语

　　(1)驱鸟器制造工艺简单、安装方便，质量小，耐腐蚀性、绝缘性强，免维护，适用于6kV～10kV配电线路的常规作业。(2)驱鸟器利用风力驱动自由旋转，不需要消耗其他能源，清洁环保。(3)驱鸟器利用光线折射的原理，通过闪光部分(反光镜)将太阳光向四周辐射，利用吹哨部分配合自身旋转时发出刺耳的风鸣声。(4)2015年9月至今，大庆油田6kV～10kV配电线路上已累计安装了10000余台驱鸟器。截至目前，在其安装保护范围内未发生鸟类筑巢现象，有效保证了电力系统的正常运行。(5)驱鸟器现场应用获得成功，已在大庆油田全面推广，具有广阔应用前景。

　　作者：张登峰 单位：中国石油集团电能有限公司电力技术服务公司