论文部分内容阅读
摘 要：赤峰热电厂A厂升压站现有十二台SW2—60G型断路器，全部为沈阳高压开关厂生产，在运行时曾两次发生电东线1913断路器拒分，手动跳闸现象，同时出现中间法兰渗油、操作过程中喷油、导电回路接触电阻不稳定及传动部分零部件机械强度偏低等缺陷。针对这些问题，我们将从改善断路器密封性能、灭弧效果，降低导电回路接触电阻，保证操动机构可靠动作等方面对断路器进行完善和改造，取得良好效果，为设备稳定运行奠定了牢固的基础。
关键词：密封；灭弧；强度；材质；拒分
高压断路器是最重要的电气设备之一，担负接通和断开电路正常负荷电流和短路故障电流的重要任务。赤峰热电厂A厂升压站断路器型号为SW2-60G型（结构见图），配CD5—370X电磁操动机构。升压站内五台主变出口及线路侧共有该型号的断路器12台。赤峰热电厂曾经两次发生电东线1913断路器拒分，手动跳闸故障。这种现象的再次发生，将会造成主变压器出口短路而断路器拒动，在强大的短路电动力作用下使得主变压器绕组变形，绝缘破坏以致于烧损的恶性事故。或者线路侧短路而断路器拒动，导致保护越级跳闸，使升压站设备全部停电。再有，断路器在运行中存在了漏油、操作时喷油、导电回路接触电阻不稳定及传动部分零部件机械强度低等缺陷。鉴于以上情况，为了保证赤峰热电厂及电力系统安全稳定运行，同时考虑经济性，我厂决定对该型号断路器及其操动机构进行改造完善。
改造情况如下：
一、对断路器导电回路的改造
断路器导电回路包括支持座、上静触头座、触指、导电杆及动触头、中间触头、接线座、下接线板。SW2-60G断路器合闸后，回路接触电阻应不大于70μΩ。接触电阻增加会导致接触面氧化，消耗功率增加，断路器运行中发热，发热严重则导致接触面进一步氧化，如此恶性循环，最终导致断路器触头的烧损。
电气触头要求：1.结构可靠；2.有良好的导电性能和接触性能；3.有足够的抗熔焊和抗电弧烧伤性能。而这些性能由触头材质、结构决定。
（一）断路器原动触杆、上下静触座和触指所用材质为紫铜。检修时，发现触头上有烧损的痕迹，顶掉或顶坏触指的现象。我们对该触头材质进行了改造。采取措施：往原触头上镀银。利用高熔点的银、铜组成的银、铬合金复合材料，导电性高，抗烧损性强，具有一定的机械强度和韧性。银铬合金气化少，电弧根部直径小，电弧可被冷却，有利于熄弧。导电系统镀银后，提高了导电回路接触电阻的稳定性和操作时的机械可靠性，有效的减轻了触头烧损现象的发生。
（二）原断路器在结构上存在一定问题，上静触头支持座侧臂薄，机械强度较低，且与连接套间没有定位措施，难以保证上、下静触头同轴度要求，致使有顶坏或顶掉触指的现象。对此采取的措施是：在支持座增加定位结构，加大侧臂尺寸。这样既保证了同轴度要求又提高了机械强度。
二、断路器操作上帽喷油现象的改进
断路器操作时喷油，原因是分闸操作时导电杆下落使灭弧室下面受到巨大向下运动的力，使得变压器油通过唯一的导气管通道经盖上喷，而这根导气管上侧经油气分离器到达上帽顶部，帽沿和帽盖因变形而密封不严，对此进行了两个方面的改造。
（一）是将原来导气管上端直通油气分离器顶部的口封死，在此管侧面开一个Φ3的小孔，这样就可以有效的减缓变压器油上喷的力量，使油从侧面喷出。
（二）是在断路器下侧基座内安装了一个膨胀器。在膨胀器内部存有的空气形成了一个空气缓冲垫。当由于操作造成断路器下侧压力增高时，通过压缩膨胀器内空气，吸收导电杆下落排开的部分油和气形成的巨大压力，从而减轻油上喷的力量。
三、断路器漏油问题的完善
断路器漏油主要表现为：内外拐臂连接的主轴处漏油及中间法兰处漏油。原因是断路器的密封胶垫老化，超过使用年限固有弹性逐渐消失，密封性能越来越差，导致断路器漏油。本次完善将所有老化的密封胶垫全部换掉，断路器漏油现象得以缓解。
四、部分机械传动零部件强度低问题的解决
（一）黄铜压圈的改造
从中间法兰到上瓷套再到断路器的上帽有两个结合面，即瓷套与中间法兰及与上帽的连接。断路器的上帽与上瓷套间除有一个密封胶垫外，还有黄铜压圈。在黄铜压圈上面有六条M12的螺栓，利用螺栓压紧压圈，使压圈均匀地压紧上帽、瓷套及中间法兰。原压圈厚度较为单薄，在固定螺栓用力过大时，有弯曲变形现象。尤其是两侧的凹身处容易产生变形。将此压圈改为18mm厚，消除了这一缺点。
（二）合闸缓冲器的改造
合闸缓冲器在断路器底座内与内拐臂相连。由活塞、活塞杆和弹簧组成。作用是吸收运动系统剩余动能。
1.活塞原材料为锌基合金压铸件，强度低，调试时如果拐臂起始位置不当容易被撞坏。将材质改为黄铜车制件，提高了活塞的机械强度。
2.活塞杆原件螺杆较细，杆与活塞的连接仅靠顶端一个M10螺帽紧固，机械可靠性差。新件将M10螺杆改为M12。提高了机械可靠性。
（三）极间撑管的改造
断路器在分、合闸操作时，受到弹簧和极间拉杆极大的力的作用，需用撑管支撑在中间。极间撑管是用来连接三相断路器及操作时稳固三相断路器。原撑管为水煤气管，由铸铁螺帽和撑管与固定在底座上的铸铁套连接起来。这种连接方式，在操作力较大、操作次数较多时会发生松动，连接不牢固。改造后将原水煤气管改为无缝钢管，将铸铁套改用园钢车制。零件机械强度的提高，螺纹连接部分的加长，保证了极间撑管位置的牢固可靠。
（四）极间拉杆的改造
操动机构进行分、合操作时，通过极间拉杆带动断路器的外拐臂与外拐臂共轴的内拐臂同时转动，再通过提升杆向下或向上运动，完成分、合闸动作。原拉杆为水煤气管，机械强度较低，使用中有接缝开裂现象。接头螺栓M16，材质为普通钢，强度也较低，多次操作容易发生弯曲变形。新的拉杆改为#10钢无缝钢管，接头螺栓改为#45钢且加粗为M20。既提高了机械强度又降低了弯曲变形的可能性。 （五）提升杆的改造
提升杆上侧连导电杆，下侧连内拐臂。在导电杆的分、合闸过程中起中间推动作用。原提升杆是8mm玻璃布板条装配而成，由于板条较薄，操作时出现弯曲变形现象。在与厂家协商后将板条增厚为10mm，从而提高了机械的可靠性。
（六）主轴、内外拐臂改造
原主轴与拐臂的连接为单键连接，键的材质为#45钢。拐臂的材质，内为铝合金，外为铸铁件。单键承受压力面积较小，键槽的抗挤压强度较弱。多次操作后其配合间隙增大而出现松动，使断路器传动部分机械特性不稳定。为了提高断路器工作的机械可靠性，将单键改为花键，增加了键槽抗挤压的截面积，降低了单位面积上所承受的应力，提高了它的使用寿命和机械可靠性。
五、对断路器操动机构的改进
断路器的分、合闸操作是由操动机构来执行完成的。断路器能否正确动作，很大部分是由操动机构能否正确动作决定。通常电气或机械故障会引起断路器拒动，而许多电气故障也是由机械原因引起。
（一）CD5—370X电磁操动机构由许多连板组成，各分闸连板连接情况直接影响分闸操作。如果两个连板较长，致使其“死点”压得过低，跳闸时即使分闸铁心顶杆将上侧脱扣板顶开，断路器也不会跳闸。对于“死点”过低的问题，我们在原来连接板尺寸的基础上缩小2mm。使“死点”位置有微小的上升，降低了由于“死点”位置过低而跳闸时拒动的可能性。
（二）分闸铁心行程和超程不合格或铁心顶杆有剩磁也会造成断路器拒分。原跳闸铁心顶杆头为铁材质，这种材质的顶杆在多次动作后会在跳闸铁心顶杆上会产生剩磁。由于剩磁的存在，跳闸铁心顶杆在动作后，不能回到原来的位置上，而是悬浮于半空，在执行下一次跳闸命令时达不到应有的行程。即分闸铁心行程下降，引起跳闸冲击力下降，以致顶杆不能将跳闸顶板顶起，最后导致断路器不能够跳闸。将跳闸铁心顶杆头的铁材质换为铜材质，这样做一方面是由于铜不存在剩磁的问题。另一方面铜的密度比铁的密度大，同体积的铜足以使跳闸顶杆在动作后复位，保证了分闸铁心顶杆行程。提高了断路器跳闸的可靠性。
在对该型号断路器进行了上述改造工作后，我们对影响断路器安全稳定运行的全行程、超行程、固有合闸时间、固有分闸时间、断路器刚分、刚合速度、相间同期、及低电压跳闸等特性参数按规定进行了测试调整，使各项参数全部在规定标准范围内。（调试略）
经过改造后的SW2—60G型断路器，运行状况良好，其各方面性能都有了极大的提高。使得赤峰热电厂A厂升压站66KV断路器设备运行水平更上了一个台阶。此次完善改造及处理对断路器存在的问题从根本上进行了治理，消除了事故隐患，为我厂设备的安全稳定运行奠定了一个坚实的基础。
参考文献：
[1]《发电厂电气部分》沈阳电力高等专科学校1990年7月出版.
[2]《电气设备安装与检修》丰满水电技术学校1990年出版.
[3]《电气设备检修技术》水利电力出版社1987年出版.
关键词：密封；灭弧；强度；材质；拒分
高压断路器是最重要的电气设备之一，担负接通和断开电路正常负荷电流和短路故障电流的重要任务。赤峰热电厂A厂升压站断路器型号为SW2-60G型（结构见图），配CD5—370X电磁操动机构。升压站内五台主变出口及线路侧共有该型号的断路器12台。赤峰热电厂曾经两次发生电东线1913断路器拒分，手动跳闸故障。这种现象的再次发生，将会造成主变压器出口短路而断路器拒动，在强大的短路电动力作用下使得主变压器绕组变形，绝缘破坏以致于烧损的恶性事故。或者线路侧短路而断路器拒动，导致保护越级跳闸，使升压站设备全部停电。再有，断路器在运行中存在了漏油、操作时喷油、导电回路接触电阻不稳定及传动部分零部件机械强度低等缺陷。鉴于以上情况，为了保证赤峰热电厂及电力系统安全稳定运行，同时考虑经济性，我厂决定对该型号断路器及其操动机构进行改造完善。
改造情况如下：
一、对断路器导电回路的改造
断路器导电回路包括支持座、上静触头座、触指、导电杆及动触头、中间触头、接线座、下接线板。SW2-60G断路器合闸后，回路接触电阻应不大于70μΩ。接触电阻增加会导致接触面氧化，消耗功率增加，断路器运行中发热，发热严重则导致接触面进一步氧化，如此恶性循环，最终导致断路器触头的烧损。
电气触头要求：1.结构可靠；2.有良好的导电性能和接触性能；3.有足够的抗熔焊和抗电弧烧伤性能。而这些性能由触头材质、结构决定。
（一）断路器原动触杆、上下静触座和触指所用材质为紫铜。检修时，发现触头上有烧损的痕迹，顶掉或顶坏触指的现象。我们对该触头材质进行了改造。采取措施：往原触头上镀银。利用高熔点的银、铜组成的银、铬合金复合材料，导电性高，抗烧损性强，具有一定的机械强度和韧性。银铬合金气化少，电弧根部直径小，电弧可被冷却，有利于熄弧。导电系统镀银后，提高了导电回路接触电阻的稳定性和操作时的机械可靠性，有效的减轻了触头烧损现象的发生。
（二）原断路器在结构上存在一定问题，上静触头支持座侧臂薄，机械强度较低，且与连接套间没有定位措施，难以保证上、下静触头同轴度要求，致使有顶坏或顶掉触指的现象。对此采取的措施是：在支持座增加定位结构，加大侧臂尺寸。这样既保证了同轴度要求又提高了机械强度。
二、断路器操作上帽喷油现象的改进
断路器操作时喷油，原因是分闸操作时导电杆下落使灭弧室下面受到巨大向下运动的力，使得变压器油通过唯一的导气管通道经盖上喷，而这根导气管上侧经油气分离器到达上帽顶部，帽沿和帽盖因变形而密封不严，对此进行了两个方面的改造。
（一）是将原来导气管上端直通油气分离器顶部的口封死，在此管侧面开一个Φ3的小孔，这样就可以有效的减缓变压器油上喷的力量，使油从侧面喷出。
（二）是在断路器下侧基座内安装了一个膨胀器。在膨胀器内部存有的空气形成了一个空气缓冲垫。当由于操作造成断路器下侧压力增高时，通过压缩膨胀器内空气，吸收导电杆下落排开的部分油和气形成的巨大压力，从而减轻油上喷的力量。
三、断路器漏油问题的完善
断路器漏油主要表现为：内外拐臂连接的主轴处漏油及中间法兰处漏油。原因是断路器的密封胶垫老化，超过使用年限固有弹性逐渐消失，密封性能越来越差，导致断路器漏油。本次完善将所有老化的密封胶垫全部换掉，断路器漏油现象得以缓解。
四、部分机械传动零部件强度低问题的解决
（一）黄铜压圈的改造
从中间法兰到上瓷套再到断路器的上帽有两个结合面，即瓷套与中间法兰及与上帽的连接。断路器的上帽与上瓷套间除有一个密封胶垫外，还有黄铜压圈。在黄铜压圈上面有六条M12的螺栓，利用螺栓压紧压圈，使压圈均匀地压紧上帽、瓷套及中间法兰。原压圈厚度较为单薄，在固定螺栓用力过大时，有弯曲变形现象。尤其是两侧的凹身处容易产生变形。将此压圈改为18mm厚，消除了这一缺点。
（二）合闸缓冲器的改造
合闸缓冲器在断路器底座内与内拐臂相连。由活塞、活塞杆和弹簧组成。作用是吸收运动系统剩余动能。
1.活塞原材料为锌基合金压铸件，强度低，调试时如果拐臂起始位置不当容易被撞坏。将材质改为黄铜车制件，提高了活塞的机械强度。
2.活塞杆原件螺杆较细，杆与活塞的连接仅靠顶端一个M10螺帽紧固，机械可靠性差。新件将M10螺杆改为M12。提高了机械可靠性。
（三）极间撑管的改造
断路器在分、合闸操作时，受到弹簧和极间拉杆极大的力的作用，需用撑管支撑在中间。极间撑管是用来连接三相断路器及操作时稳固三相断路器。原撑管为水煤气管，由铸铁螺帽和撑管与固定在底座上的铸铁套连接起来。这种连接方式，在操作力较大、操作次数较多时会发生松动，连接不牢固。改造后将原水煤气管改为无缝钢管，将铸铁套改用园钢车制。零件机械强度的提高，螺纹连接部分的加长，保证了极间撑管位置的牢固可靠。
（四）极间拉杆的改造
操动机构进行分、合操作时，通过极间拉杆带动断路器的外拐臂与外拐臂共轴的内拐臂同时转动，再通过提升杆向下或向上运动，完成分、合闸动作。原拉杆为水煤气管，机械强度较低，使用中有接缝开裂现象。接头螺栓M16，材质为普通钢，强度也较低，多次操作容易发生弯曲变形。新的拉杆改为#10钢无缝钢管，接头螺栓改为#45钢且加粗为M20。既提高了机械强度又降低了弯曲变形的可能性。 （五）提升杆的改造
提升杆上侧连导电杆，下侧连内拐臂。在导电杆的分、合闸过程中起中间推动作用。原提升杆是8mm玻璃布板条装配而成，由于板条较薄，操作时出现弯曲变形现象。在与厂家协商后将板条增厚为10mm，从而提高了机械的可靠性。
（六）主轴、内外拐臂改造
原主轴与拐臂的连接为单键连接，键的材质为#45钢。拐臂的材质，内为铝合金，外为铸铁件。单键承受压力面积较小，键槽的抗挤压强度较弱。多次操作后其配合间隙增大而出现松动，使断路器传动部分机械特性不稳定。为了提高断路器工作的机械可靠性，将单键改为花键，增加了键槽抗挤压的截面积，降低了单位面积上所承受的应力，提高了它的使用寿命和机械可靠性。
五、对断路器操动机构的改进
断路器的分、合闸操作是由操动机构来执行完成的。断路器能否正确动作，很大部分是由操动机构能否正确动作决定。通常电气或机械故障会引起断路器拒动，而许多电气故障也是由机械原因引起。
（一）CD5—370X电磁操动机构由许多连板组成，各分闸连板连接情况直接影响分闸操作。如果两个连板较长，致使其“死点”压得过低，跳闸时即使分闸铁心顶杆将上侧脱扣板顶开，断路器也不会跳闸。对于“死点”过低的问题，我们在原来连接板尺寸的基础上缩小2mm。使“死点”位置有微小的上升，降低了由于“死点”位置过低而跳闸时拒动的可能性。
（二）分闸铁心行程和超程不合格或铁心顶杆有剩磁也会造成断路器拒分。原跳闸铁心顶杆头为铁材质，这种材质的顶杆在多次动作后会在跳闸铁心顶杆上会产生剩磁。由于剩磁的存在，跳闸铁心顶杆在动作后，不能回到原来的位置上，而是悬浮于半空，在执行下一次跳闸命令时达不到应有的行程。即分闸铁心行程下降，引起跳闸冲击力下降，以致顶杆不能将跳闸顶板顶起，最后导致断路器不能够跳闸。将跳闸铁心顶杆头的铁材质换为铜材质，这样做一方面是由于铜不存在剩磁的问题。另一方面铜的密度比铁的密度大，同体积的铜足以使跳闸顶杆在动作后复位，保证了分闸铁心顶杆行程。提高了断路器跳闸的可靠性。
在对该型号断路器进行了上述改造工作后，我们对影响断路器安全稳定运行的全行程、超行程、固有合闸时间、固有分闸时间、断路器刚分、刚合速度、相间同期、及低电压跳闸等特性参数按规定进行了测试调整，使各项参数全部在规定标准范围内。（调试略）
经过改造后的SW2—60G型断路器，运行状况良好，其各方面性能都有了极大的提高。使得赤峰热电厂A厂升压站66KV断路器设备运行水平更上了一个台阶。此次完善改造及处理对断路器存在的问题从根本上进行了治理，消除了事故隐患，为我厂设备的安全稳定运行奠定了一个坚实的基础。
参考文献：
[1]《发电厂电气部分》沈阳电力高等专科学校1990年7月出版.
[2]《电气设备安装与检修》丰满水电技术学校1990年出版.
[3]《电气设备检修技术》水利电力出版社1987年出版.