鈕志峰，程 途

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

0 引言

配置液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)在電力行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，此類(lèi)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)關(guān)每完成一次分閘或合閘操作，都需要通過(guò)其液壓儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能油泵進(jìn)行打壓，壓縮彈簧對(duì)已釋放部分儲(chǔ)能進(jìn)行恢復(fù)。開(kāi)關(guān)操作次數(shù)的多少?zèng)Q定了儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)動(dòng)作的頻繁程度，頻繁動(dòng)作易引起儲(chǔ)能電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等損壞。另外，液壓機(jī)構(gòu)屬于高油壓機(jī)構(gòu)，活動(dòng)部位的頻繁動(dòng)作也易造成局部磨損引起泄漏等情況發(fā)生。上述因素導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)故障時(shí)有發(fā)生，對(duì)此類(lèi)故障如果不能夠及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和處理，會(huì)造成開(kāi)關(guān)控制的設(shè)備無(wú)法正常投退。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，開(kāi)關(guān)不能正確、迅速地動(dòng)作，將導(dǎo)致故障擴(kuò)大的嚴(yán)重后果[1]。

1 設(shè)備概況

某公司采用S109FA燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，2005年投運(yùn)，主要以調(diào)峰運(yùn)行為主，起停頻繁。機(jī)組由GE公司PG9351FA型燃機(jī)、D10型汽輪機(jī)、390H型全氫冷發(fā)電機(jī)及福斯特惠勒公司的三壓再熱自然循環(huán)余熱鍋爐組成。發(fā)變組采用單元制接線，廠用電取自接于主變低壓側(cè)的高廠變。發(fā)電機(jī)出口設(shè)有ABB公司生產(chǎn)的HECS-100XL型SF6組合開(kāi)關(guān)(GCB)，作為發(fā)電機(jī)正常并網(wǎng)解列點(diǎn)，開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)為HMB-4型液壓彈簧機(jī)構(gòu)。

2 異常情況及處理

2019年某日，2號(hào)機(jī)組正常啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前出口開(kāi)關(guān)(GCB)狀態(tài)正常。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)合閘并網(wǎng)后，先后出現(xiàn)“開(kāi)關(guān)閉鎖合閘”“開(kāi)關(guān)分合閘線圈斷線”“開(kāi)關(guān)閉鎖跳閘”及“開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能超時(shí)”告警。

檢查開(kāi)關(guān)本體狀態(tài)發(fā)現(xiàn)：液壓機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能彈簧處于完全釋放狀態(tài)，開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能失去；控制回路電源、儲(chǔ)能電源均完好；SF6氣體密度正常。對(duì)開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行常規(guī)故障類(lèi)型診斷檢查[2]得知：儲(chǔ)能電機(jī)試啟正常；傳動(dòng)齒輪完好；開(kāi)關(guān)分、合閘線圈電阻正常，未有燒損現(xiàn)象；液壓機(jī)構(gòu)油位正常，未有外部滲漏油現(xiàn)象。

此時(shí)，發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)在“開(kāi)關(guān)閉鎖合閘、跳閘”狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)不能完成分閘操作，發(fā)電機(jī)無(wú)法正常解列。當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，開(kāi)關(guān)無(wú)法快速分閘切斷故障，只能靠其失靈保護(hù)啟動(dòng)跳開(kāi)主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)，廠用電由快切裝置切至備用電源供電，延長(zhǎng)切除故障時(shí)間，會(huì)擴(kuò)大停電范圍，危及設(shè)備安全。

通常情況下，此類(lèi)故障的處理原則措施是通過(guò)其上級(jí)開(kāi)關(guān)代替故障開(kāi)關(guān)進(jìn)行隔離操作。為了確保安全，運(yùn)行人員將本機(jī)組廠用電提前切換至備用電源供電，然后通過(guò)主變壓器高壓側(cè)開(kāi)關(guān)代替發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)完成發(fā)電機(jī)解列操作，發(fā)電機(jī)解列后，在燃機(jī)控制系統(tǒng)中強(qiáng)制“發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)狀態(tài)閉鎖機(jī)組盤(pán)車(chē)”條件，完成停機(jī)操作及機(jī)組盤(pán)車(chē)投入，將故障開(kāi)關(guān)隔離檢修。

3 原因分析

從異?，F(xiàn)象和現(xiàn)場(chǎng)檢查情況判斷，開(kāi)關(guān)液壓系統(tǒng)存在異常是引起儲(chǔ)能失去原因的查找方向。開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)主要由1臺(tái)油泵、3個(gè)油缸、1個(gè)儲(chǔ)能彈簧、1套控制模塊、1個(gè)合閘電磁閥、2個(gè)分閘電磁閥以及相關(guān)附件構(gòu)成。發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)原理(分閘狀態(tài))如圖1所示。

圖1 開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)原理（分閘狀態(tài)）

故障前，開(kāi)關(guān)處于分閘狀態(tài)，機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能狀態(tài)正常，油泵也未有頻繁打壓的情況，可基本排除液壓系統(tǒng)的靜態(tài)回路存在泄漏的可能性。開(kāi)關(guān)合閘后，瞬間出現(xiàn)異常報(bào)警，開(kāi)關(guān)從分閘到合閘狀態(tài)變換主要通過(guò)開(kāi)關(guān)的合閘電磁閥對(duì)控制模塊進(jìn)行操控完成，開(kāi)關(guān)合閘后控制模塊完成高低壓油路的切換，在切換后出現(xiàn)了異常情況。

下面通過(guò)對(duì)比開(kāi)關(guān)分閘、合閘狀態(tài)下液壓油路進(jìn)行分析。

開(kāi)關(guān)在分閘狀態(tài)下，即故障前狀態(tài)?？刂颇K在分閘位，合閘電磁閥關(guān)閉狀態(tài)，電磁閥兩側(cè)為高、低壓油區(qū)，如合閘電磁閥存在泄漏，則高壓油會(huì)泄漏至低壓區(qū)，高壓油不能維持油壓，開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能彈簧在沒(méi)有油壓的束縛下就會(huì)釋放，油泵會(huì)頻繁啟動(dòng)保壓。實(shí)際情況未有此現(xiàn)象，可排除合閘電磁閥存在泄漏可能性。此時(shí)，兩個(gè)分閘電磁閥兩側(cè)均為低壓油區(qū)，如果分閘電磁閥存在泄漏，油壓也不會(huì)產(chǎn)生變化，儲(chǔ)能彈簧不會(huì)有任何異常反應(yīng)。

開(kāi)關(guān)在合閘狀態(tài)下，也就是故障狀態(tài)。開(kāi)關(guān)控制模塊從分閘狀態(tài)轉(zhuǎn)換為合閘狀態(tài)，合閘電磁閥兩側(cè)均轉(zhuǎn)換為高壓油區(qū)，此時(shí)電磁閥泄漏與否，油壓不會(huì)產(chǎn)生任何變化，對(duì)彈簧儲(chǔ)能與否沒(méi)有影響。兩個(gè)分閘電磁閥的兩側(cè)則均轉(zhuǎn)換為高、低壓油區(qū)，如任一只電磁閥存在泄漏，高壓油通過(guò)該電磁會(huì)漏至低壓區(qū)，高壓油難以維持壓力，儲(chǔ)能彈簧在沒(méi)有油壓保持的情況下釋放，油泵自動(dòng)投入運(yùn)行進(jìn)行打壓。如果泄漏較大，油壓長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法恢復(fù)，3 min后儲(chǔ)能彈簧不能儲(chǔ)能到位，油泵超時(shí)自停。由于開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能未能恢復(fù)，失去分、合閘能力，被閉鎖。

報(bào)警時(shí)序信息也印證了上述情況。開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，高壓油經(jīng)合閘電磁閥進(jìn)入開(kāi)關(guān)導(dǎo)桿下部，推動(dòng)導(dǎo)桿完成合閘操作，由于分閘電磁閥存在泄漏，一部分高壓油經(jīng)分閘電磁閥進(jìn)入低壓油系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)正常儲(chǔ)能即可完成合分—合分操作循環(huán)，由于存在泄漏，所以開(kāi)關(guān)完成一次合閘操作，彈簧存儲(chǔ)的能量釋放量超過(guò)正常情況，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)合閘后即出現(xiàn)“合閘反饋”“閉鎖合閘”與“開(kāi)關(guān)分合閘線圈斷線”信號(hào)（開(kāi)關(guān)正常分合閘操作無(wú)上述報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)）。3 s后，高壓區(qū)油壓進(jìn)一步降低，發(fā)出“開(kāi)關(guān)閉鎖跳閘”信號(hào)，彈簧儲(chǔ)能完全釋放。在彈簧釋放過(guò)程中，雖然儲(chǔ)能油泵已經(jīng)投入，由于高低壓油路存在泄漏，3 min后彈簧儲(chǔ)能未能恢復(fù)，油泵運(yùn)行超時(shí)自停。

通過(guò)以上分析，開(kāi)關(guān)合閘后儲(chǔ)能失去的原因是開(kāi)關(guān)分閘電磁閥未關(guān)閉到位，油路存在泄漏，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)合閘后高壓油區(qū)不能維持壓力、彈簧儲(chǔ)能釋放，引起開(kāi)關(guān)異常。拆解檢查分閘電磁閥，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)電磁閥存在卡澀現(xiàn)象，不能有效關(guān)閉，印證了上述分析結(jié)論。因開(kāi)關(guān)投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，操作次數(shù)較多，部件存在老化磨損問(wèn)題，對(duì)分、合閘電磁閥全部進(jìn)行更換，處理后開(kāi)關(guān)恢復(fù)正常投運(yùn)。

4 措施建議

在開(kāi)關(guān)分閘操作完成后，由于開(kāi)關(guān)分閘電磁閥關(guān)閉不到位，存在泄漏的情況，在開(kāi)關(guān)分閘操作后不會(huì)有任何異常表現(xiàn)，屬于比較隱蔽的故障?，F(xiàn)有的開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法判斷預(yù)警此類(lèi)故障，只有在開(kāi)關(guān)由分閘狀態(tài)轉(zhuǎn)換到合閘狀態(tài)后才會(huì)暴露，屬于突發(fā)性故障，給現(xiàn)場(chǎng)處理帶來(lái)一定的困難。

在現(xiàn)有的條件下，需要從運(yùn)行和維護(hù)兩方面著手應(yīng)對(duì)此類(lèi)故障。運(yùn)行方面，編制此類(lèi)故障的應(yīng)急處置方案，在發(fā)生此類(lèi)故障時(shí)能正確有效的進(jìn)行處置，避免故障擴(kuò)大化。維護(hù)方面，按設(shè)備維護(hù)規(guī)定做好定期檢查試驗(yàn)，及時(shí)排查隱患和缺陷；加強(qiáng)維護(hù)人員的技術(shù)培訓(xùn)，以在出現(xiàn)故障時(shí)，縮短排查時(shí)間，提高處置效率；對(duì)運(yùn)行年限較長(zhǎng)、操作頻繁的開(kāi)關(guān)，及時(shí)更換分合閘電磁閥或儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)；做好備品備件的儲(chǔ)備，避免出現(xiàn)此類(lèi)情況時(shí)，由于短時(shí)采購(gòu)不到備件，影響設(shè)備的投運(yùn)。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際更換電磁閥的作業(yè)看，更換電磁閥的操作時(shí)間較短，數(shù)分鐘即可解決，更換難度不大，同時(shí)損失的液壓油極少，一般不需要進(jìn)行液壓油加注。在確定因分閘電磁閥關(guān)閉不到位引起儲(chǔ)能失去的情況下，確保其他條件滿(mǎn)足時(shí)，閉鎖開(kāi)關(guān)動(dòng)作，即可進(jìn)行分閘電磁閥在線更換，可以避免不必要的設(shè)備停運(yùn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

大型電力開(kāi)關(guān)的分閘電磁閥泄漏造成的開(kāi)關(guān)拒動(dòng)故障并不常見(jiàn)，但該類(lèi)故障一旦發(fā)生，有可能造成較大的事故及經(jīng)濟(jì)損失，因此如何避免該情況的發(fā)生是電力企業(yè)必須重視的問(wèn)題。處理該問(wèn)題需要從運(yùn)行和維護(hù)兩方面相結(jié)合考慮，從提高設(shè)備的可靠性和應(yīng)急處置能力著手，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。