摘要：气体绝缘金属封闭开关设备（gasinsulatedswitchgear,GIS）由于占地面积少、运行维护简单、可靠性、安全性高等优点在电力系统中应用越来越多。GIS的核心设备是断路器，其承载正常工作电流，切除故障电流，在电网中具有保护和控制的双重作用，是保障电力系统安全的重要设备。断路器动作时由操动机构提供能量，其操动机构有很多种，液压弹簧操动机构是其中之一。液压弹簧操动机构是由碟形弹簧作为储能部件、液压油为传动载体的高压断路器操动机构，因驱动能量大、传动平稳、动作速度快的特点，在高压断路器中的到了广泛的应用。但运行中液压机构的故障现象还是时有发生。
关键词：断路器；储能异常；电刷；时间继电器
引言
高压断路器是切断或闭合高压回路的电气设备，在电网中具有保护与控制的双重作用，结构大体分为：导流部分、绝缘部分、操作机构部分。液压操动机构是断路器操动机构的一种，具有分合闸平稳、机械特性配合好等优势，多应用于高电压等级的断路器中。液压机构在断路器分合操作中必须在规定时间内以驱动灭弧机构将电网断开和关合以保障电网的正常安全运行。笔者针对一起220kV断路器液压机构延时分闸故障，结合现场保护信号及控制回路检查和试验，初步查明造成该型号断路器液压机构故障原因；计算断路器机构液压波传导响应特性和分闸机械特性。
1异常描述
2019年11月29日凌晨，某地区某500kV变电站220kV设备区2871断路器C相发“电动机过流过时报警”信号，站内运维人员发现问题后，按经验在汇控柜复归报警信号，复归后信号暂时消失，但是3min左右后C相又报警。
2019年11月29日，检修人员到变电站开展相关缺陷检查、处理工作。在检修人员应急处理期间2800断路器A相又发“电动机过流过时报警”信号，复归后报警信号消除，但仍未储能到位。
为避免损失负荷，两组异常断路器2871、2800均在运行状态。检修人员先后检查两台断路器异常相机构箱，发现液压弹簧之间空隙较大，确认未完全储能。对两组断路器汇控柜、机构箱内所有相关端子排接线端子、继电器接线端子进行检查，发现接线并无松动。
2储能过程的电气工作原理
储能回路包括电气与机械两部分，机械部分(蓄能器)的结构及动作原理前边已作介绍。储能电机的电气控制原理，断路器液压操作机构压力低于油泵启动设定值时，压力(或行程)开关XK闭合，接触器JCQ得电接通电机回路，电机M运转带动油泵、储能活塞压缩碟簧进行储能，储能到位后，压力(或行程)开关XK切断电机回路，储能过程结束。当发生故障电机M运转时间过长超过设定值时，时间继电器YST的延时闭合触点闭合，中间继电器ZJ7的常闭触点打开，切断电机接触器JCQ，使电动机M停转。当电机回路出现过载并超过设定值时，热继电器RJ的常开触点闭合，中间继电器ZJ7的常闭触点断开，切断电机接触器JCQ，使电动机M停转。中间继电器ZJ7和线圈串接的常开触点起自保持作用，即不管是超载或超时中间继电器ZJ7动作后，都要人工解除故障信号才能重新正常工作。
3异常排查分析及处理
3.1电动机保护回路排查与分析
首先对2871断路器异常相C相电动机保护回路各端子电位进行测量，结果显示电动机保护继电器49MXC的14号端子与13号端子同电位，49MXC线圈两端带电，表明49MXC已经自保持，与正常相不同。分析易得：与电动机保护继电器49MXC的接点13-14相并联的时间继电器48TC的接点67-68、热继电器49MC的97-98接点至少有一对先接通才能起动电动机保护继电器使之自保持。
为检查出是过流保护还是过时保护，检修人员快速按下回路复归按钮RESET并松开，瞬时切断电动机保护回路，使49MXC失电自保持破坏。结果异常相并不能储能，并且经过2～3min后，又发“电动机过流过时报警”信号。
据此可以排除热偶动作导致回路接通的可能性，若是热偶动作导致异常发生，且热偶未复归，则电动机保护回路复归后49MXC会立即得电发报警信号，而不是过一段时间才发。
3.2故障设备更换
由于50222B相VT气室内部附件隔离开关触头、触指、屏蔽罩、导电杆等已被灼伤并受到放电分解物灰尘的严重污染，所以对罐体进行整体更换。将高压套管吊至地面放倒清洗，对套管底部支撑罐进行卸装清洗。对CT气室及连接罐进行清洗。部件更换后，对故障及相关气室加干燥氮气，抽真空处理后充入合格SF6气体，静止48h，进行交流耐压工作，试验合格后恢复正常运行。
3.3电动机回路排查与分析
在复归电动机保护回路后，测量热继电器49MC的2和4端子两端为电源电压。这表明异常相电动机两侧已有电，但电动机未转动。检修人员打开断路器异常相机构箱后柜门检查电动机。经过仔细的检查发现电动机电刷的压紧弹片错位，没有压到电刷，导致电刷不能接触电动机换向器，电动机不转。
4注意事项
4.1弹性密封
（1）“O”形密封圈利用其弹性变形而作平面或圆周的动、静密封。零部件之间的固定密封多采用此类密封，液压机构使用的密封圈材料有橡胶，尼龙，及铜橡胶复合密封等形式，当液压系统压力小于320kgf/cm(31.36Mpa)时，可使用橡胶密封圈，当压力大于320kgf/cm(31.36Mpa)时，应使用尼龙封圈或采用橡胶密封圈加聚四氟乙烯挡圈结构，密封圈在装配压紧时不允许有扭转，装配密封圈加挡圈结构时应使橡胶密封圈在前承受压力而挡圈在后作为缓冲。
（2）“V”形密封圈作为储能筒和工作缸活塞杆的直动密封，其密封性能好，具有方向性，在装配时应注意使“V”形开口方向朝向受油压方向。
（3）弹性密封件在使用过程中会因为材料的时效变性和液压力的挤压作用及与运动部件的磨擦而变形或损坏而造成渗漏，每次检修时都必须予以更换。
4.2刚性密封
球阀是利用钢球与阀口砸配形成环形闭口的密封线而密封，要求在阀口上形成的密封线细腻而整齐，球阀一般用在控制功率较小的一级阀部分，当球阀密封不良时则重新砸配，砸配时阀口密封线宽度不能过宽；锥阀是利用锥面与阀口配合研磨而密封的，其密封面较为精细，而阀体运动速度较大，较容易形成密封，多用作控制功率较大的阀体，如二级阀，三级阀，供排油阀等，当锥阀密封不良时应用他细配研。
结语
该500kV变电站220kVGIS设备区一日之内连续两台断路器储能出现异常，共同问题是电动机电刷压紧弹片错位导致无法储能，并起动电动机保护回路，发“电动机过流过时报警”信号。其中一台断路器时间继电器损坏，导致复归后不再发报警信号。现场检查其他断路器时发现电动机电刷均有不同程度的磨损，建议更换电刷。在消缺更换时间继电器过程中发现很多新的继电器功能不正常，该型号继电器为空气阻尼式继电器，可靠性较差，建议更换。此次异常的分析及处理方法，对同行有一定的参考价值。
参考文献
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