（广东电网责任有限公司汕头供电局 广东汕头 515800）
摘要：±160kV高压直流开关的运行过程中难免会出现故障，对柔直系统的安全稳定造成不良影响。本次针对±160kV高压直流开关高速机械断口的一次典型故障进行剖析，对故障原因和处理过程进行总结，从设计以及运维方面提出改善和预防措施。
关键词：直流开关；高速机械断口；分闸失败；性能检验
1.引言
多端柔性直流输电技术的发展和推广非常迅猛，高压直流开关并网运行在线投退换流站，更是使柔直系统运行方式更加灵活。随着投入使用时间的推移，高压直流开关在运行过程中出现故障的概论相对增加，故障将会导致柔直系统的安全稳定运行，降低电网的可靠性。
南澳±160kV柔直系统中所使用的±160kV高压直流开关的拓扑结构如图1所示，图中CB为高速机械断口，共由4个断口共同组成。高压部分为±160kV高压直流开关的主回路接入高压直流线路；低压部分为±160kV高压直流开关的辅助回路，是驱动±160kV高压直流开关分合的控制部分。
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图1 耦合型机械式高压直流断路器基本拓扑图
当南澳±160kV柔直系统需要停下±160kV高压直流开关时，在分闸过程中高速机械#3断口出现一分即合故障，导致分闸失败，柔直系统被迫转为备用。
2.故障分析
高速机械断口出现一分即合故障，原因可能是缓冲器未能有效吸能；一方面由于分闸缓冲器吸收能量能力变差、刚度增大，缓冲性能降低，另一方面可能是运动部分变化引起分闸能量变大，导致缓冲器无法完全吸收分闸能量，导致缓冲器处于最大行程时，机构仍具有较大的分闸能量，机构反弹合闸，不能实现正常分断。
2.1外观检查
将#3断口的缓冲器拆卸，通过与正常缓冲器对比，无明显不同，没有明显磨损、划痕等受损迹象。
2.2解体分析
将缓冲器解体进行分析，发现将液压油过滤后留有碎屑，追踪发现碎屑来源于蓄压器结构破坏，碎屑如图2所示；蓄压器结构破坏，橡胶材料发生裂纹，具体如图3所示。
缓冲器其余零件的尺寸、材质、硬度、粗糙度等进行检验，检验结果符合图纸设计要求。
2.3异常原因确认
将拆解后的缓冲器更换新的蓄压器后恢复并进行分闸操作验证。验证结果显示使用该缓冲器的开关在执行分闸操作时，没有发生一分就合，分闸成功；使用高速摄影监测，其缓冲特性满足设计要求。由此可以判断蓄压器损坏是导致缓冲器异常，进而引起高速机构一分就合的根本原因。
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图2 过滤后碎屑 图3 蓄压器结材料裂纹
3.改善措施
要改善由缓冲器异常引起的±160kV高压直流开关高速机械断口分闸失败的情况，要对缓冲器失效机理进行深入分析：
缓冲器内部蓄压器主要用于液压油复位，质量不合格的蓄压器耐冲击能力差，分闸过程中承受大的冲击而破坏，进而导致缓冲器内部出现气隙，缓冲阻尼特性降低，在蓄压器破坏不太严重的情况下，通过调整缓冲器安装高度，进而增大缓冲行程，可以适当弥补该缺陷，避免高速机构频繁出现一分就合，而当蓄压器大面积严重破坏时，缓冲阻尼严重衰减，分闸能量吸收率大幅降低，调整缓冲器安装高度作用不大，高速机构便会频繁出现一分就合。
3.1缓冲器改进
为解决缓冲器蓄压器材料寿命不高的问题，同时提高缓冲器能量吸收的适应能力，为±160kV高压直流开关高速机械断口更换机械浮动活塞复位式缓冲器。
新结构取消了橡胶蓄压棉结构，彻底解决橡胶材料寿命分散性大的问题，大幅提升寿命和可靠性，如图4所示。
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图 4 机械浮动活塞复位式缓冲器
3.2性能试验
对新分闸缓冲器在和更换前相同的运行工况下，进行温升试验、分闸能量吸收能力试验及寿命磨合验证。分闸能量吸收试验的分闸驱动电压为额定电压 650V、750V（对应缓冲器吸收能量为额定电压下的 1.33倍）。
在 650V、750V 两种驱动电容电压下分闸特征参数统计如下表所示，由表中数据分析可得：驱动电压在 650～750V 范围内波动，新分闸缓冲器可有效吸收分闸缓冲能量，高速开关无一分即合异常。
开关在额定驱动电压进行寿命测试，完成1台1800 次测试，缓冲器有1个固定螺纹松动，性能正常，满足500次寿命要求。
开关在环境温度为 10、20、50、60、80℃下进行分合闸操作试验，每个温度下操作 5次，工作正常，满足现场环境温度要求。
表1 分闸特性参数对比分析表
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4结论
本文以南澳±160kV柔直系统±160kV高压直流开关高速机械断口为例，分析橡胶蓄压棉结构的缓冲器对高速机械断口分闸的影响。通过更换新型缓冲器增强了±160kV高压直流开关的可靠性，以保证设备运行过程中正确可靠动作，保障电网的安全可靠。
参考文献：
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