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中图分类号：TM561.3文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0085-02
1 SF6高压断路器的概述
随着电力逐渐走向市场，用户对供电可靠性的要求越来越高，因而促使SF6作为灭弧介质的SF6断路器在电网系统中的地位也越来越高，尤其在高压和超高压系统中应用尤为广泛。SF6断路器与以前的油断路器相比，最重要的一个优点就是灭弧机理的改进，正是由于采用了具有优良的灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质，因而具有开断能力强、动作快、体积小等优点，从而延长了断路器的使用寿命，减少了断路器在运行检修中的工作量，但也存在着金属消耗多，价格昂贵的缺点。随着电气设备状态检修的逐步开展，对SF6高压断路器的质量和性能要求越来越高，但SF6断路器仍旧是高压和超高压电器的重要发展方向。
2 西门子高压断路器的基本性能
西门子公司是世界上生产高压开关设备的主要厂家之一，具有30多年生产高压断路器的历史。目前，国内使用的500kV和220kV的西门子断路器大多采用的是配有液压机构的定开距SF6断路器。这种断路器的灭弧室结构采用的是定开距压气式双向内喷射灭弧原理。两个配置有耐弧的石墨触头的静触头固定不动，由连杆带动引弧部位镶有引弧石墨圆环的桥式动触头运动，从而实现断路器的分合闸。定开距灭弧室的石墨喷嘴是其主要特点，在断路器的分合过程中，石墨直接从固态升华气化，使得石墨喷嘴即使在开断短路电流20次后，其表面也不会发生毛刺，因而加工精度高，电场均匀，耐弧性能极好，从而具有开断电流大，开断时间短的优势，可达到60Hz时二周波，延长了灭弧室的使用寿命。
西门子SF6断路器液压机构的工作原理和内部结构比较复杂。西门子断路器的液压机构为二级液压传动，开关操作时，合闸线圈打开合闸一级阀，高压液压油通过一级阀到达二级阀两端，因为二级阀两端面积不同，根据压差原理，高压液压油推动二级阀向合闸方向动作，通过传动连杆带动断路器合闸。分闸时，分闸线圈打开分闸一级阀，二级阀分闸腔的高压油通过分闸一级阀释放进入低压油箱，高压液压油推动二级阀活塞进行分闸运动。在液压系统中的储能筒内预充有一定量的氮气，氮气的预充压力标准为200-5bar/20℃，温度的修正系数大约为1bar/℃（温度每升高或降低1℃时，氮气的预充压力值将会升高或降低1bar）。同时在桶内还预充有1%的SF6气体，主要是用以进行储能筒外部泄漏检漏。
3 西门子高压断路器在泰州地区的实际应用
220kV徐庄变电所是泰兴地区最早的一所220kV变电所，变电所有两台运行的220kV断路器是由西门子开关厂生产的3AQ1EE系列的SF6断路器。自两台断路器98年投入运行以来，运行和检修人员在日常的巡视和检修过程中陆续发现3AQ1EE的AK14-375-18-FT型液压机构在运行过程中， 时常会发生液压机构中的油泵连续运转或频繁打泵的情况，而此时断路器液压系统的油压仍会维持在一个相对较低的压力水平（320-310bar甚至更低）；关闭油泵电源后，液压系统的油压值却能够保持不变，但却低于设备正常运行所允许的正常油压。如果油压持续偏低，将特别容易发生断路器拒分拒合（分合闸闭锁）现象，一旦发生停电事故将会对220kV电网产生很大的冲击。
4 液压系统频繁打压问题分析
当出现液压机构频繁打压的故障后，我们检修班组立即对西门子断路器液压机构的工作原理和油泵频繁打压的故障原因进行了研究分析。
在3AQ1EE系列的断路器实际运行的过程中，特别是在冬季和夏季温度较低和温度较高的时候最容易发生液压机构的油泵连续运转或频繁打泵的情况。此时通过观察现场开关的运行状况，发现开关液压系统的油压仍会维持在一个相对较低的压力水平（320-310bar甚至更低），高于液压机构的分合闸闭锁的液压值。如果此时关闭液压机构的油泵的电源后，液压系统的油压值仍然能够保持稳定，通过这点可以分析出：液压系统的内漏情况基本不存在。如果出现液压系统的内漏情况的话，当关闭液压系统的油泵电源后，液压系统的油压值将会持续下降，直到慢慢闭锁分合闸动作油压的以及油泵打压的油压值。
经过现场的仔细检查和详细的分析研究，我们最后得出了导致问题产生的最根本的原因为：正是由于断路器的运行时间较长，特别是在早晚温差变化较大的冬季和夏季，容易导致在液压系统的油泵低压部分以及部分高压油系统的内部（储能筒以及高压油缸）积聚了一定的气体。同时，我们通过现场气体的采样和分析，对产生的气体的来源进行了进一步的确认。正是由于储能筒内部预充了约1%的SF6气体，通过现场采样的气体分析得出了从液压系统排出的气体当中含有SF6的成分，而储能筒正常运行所允许的氮气泄漏，泄漏率的变化范围为1bar/年之内。正是由于这些微量的气体的存在，随着时间的推移，气体越聚越多，使得油泵不能有效地将液压油从低压部分输出到高压部分，进而出现油泵持续运转而油压不能升高的情况。如果运行人员不能及时发现信号，检修人员不能及时处理缺陷，让液压系统的油泵持续运转12小时以上的话，油泵就会发生由于液压油自润滑功能被气体削弱而导致相关的电气故障（接触器烧毁）或机械故障（油泵损坏），进而导致断路器的误动，影响电网的安全运行。
5 问题处理的方案和步骤
通过以上的分析研究，我们确认了液压机构油泵频繁打压的原因，找到了问题的关键。基于确定的产生故障的关键问题和关键部件，我们检修人员制定了相应的解决的措施和方案。
在现场的工作中，我们根据负荷是否重要，断路器是否需要退出运行为依据，分别制定了两套不同的方案。如果负荷非常重要断路器不能退出运行，我们在处理问题时只能对液压机构的油泵进行简单的处理；如果负荷不是特别的重要，斷路器可以退出运行，我们就要对液压系统的油泵、储能筒以及液压缸等关键部件均要进行排气处理。具体的处理步骤如下所示： 1、负荷非常重要，断路器未能退出运行时的排气方法
（1）关闭油泵回路的电机电源F1；
（2）将油泵上的排气塞部分松开，保持松开的状态，当排出的油无气泡时，用手
拧紧排气塞（见图1）；
（3）合上 F1 开关，泄压至油泵自动打压；
（4）反复以上步骤（1）—（3），排气直至泵体内无气体排出；
（5）关闭油泵排气螺栓并拧紧，合上F1；
（6）再次泄压至油泵启动，计算一下到自动停泵的时间（补压时间大致为10秒
左右）；
（7）结束操作，锁紧泄压螺栓。
此时，由于断路器未能退出运行，排气时要注意严禁碰触接触器，油压严禁泄至自动重合闸闭锁压力的下限值（304bar）以下。
2、负荷不太重要，断路器可退出运行时的排气方法
2.1 对断路器液压系统中的油泵进行排气
（1）关闭储能回路的电机电源F1，将压力泄为零（见图2）；
（2）将油泵上的排气塞部分松开（用10"开口扳手），并保持松开的状态，可以看到有气泡从排气塞边冒出；当排出的油无气泡时，用手拧紧排气塞；
（3）合上F1开关，让油泵空转约1分钟后关闭 F1 开关（此时卸压螺栓保持在卸压状态）；
（4）反复以上步骤（1）—（3），排气，油泵空转，直至泵体内无气体排出；
（5）关闭油泵排气螺栓并拧紧，合上F1，检查储能筒氮气预充压力；
（6）储压到正常压力后，在系统允许的情况下，分合断路器2到3次；
（7）卸压，再次检查油泵内有无气体存在；
（8）结束操作，关闭泄压阀，锁紧泄压螺栓。
2.2 对断路器液压系统中的储能筒以及液压缸进行排气
（1）断开储能开关F1，液压系统卸压至零，打开储能筒排气阀上的小螺栓并取下小螺栓（用8"的套筒或开口扳手），再松开储能筒上排气阀（用13"的套筒或开口扳手），不能取下，同时用内径为14mm的聚氯乙烯透明塑料管套在排气阀上，并一直套到阀座的喇叭口上，塑料管的另一头塞进低压油箱的加油口（图3、图4、图5）；
（2）用同样的方法和程序连接液压缸；
（3）连接完毕后，合上储能开关F1，慢慢逆时针转动泄压阀小螺栓，直至泄压阀完全关闭。液压系统开始排气；
（4）观察相关排气口流出的液压油，直至无气泡为止；
（5）排气结束，拆除排气管：为了避免在拆除排气管时空气倒流进液压系统内，我们一般在油泵开启的情况下拆除，具体方法如下：顺时针转动泄压阀小螺栓，使泄压阀完全打开；关闭排气阀（带着排气管一起转动）；拆下排气管，把排气管内的油倒回油箱；
（6）盖好油箱盖，拧紧排气阀，装回小螺栓，清洁油迹，盖好排气阀黑盖；
（7）检查储能筒氮气预充压力、从零压开始的储能时间、分合分操作后的压力、重新储能的时间；
（8）校验开关液压系统的相关的压力接点的设定值（253/263 bar，273/283 bar，308bar，320bar，355bar），确认相关的油压接点动作值的准确无误，以保证液压储能系统的正常运行；
（9）检查结束，关闭泄压阀（逆时针松出小螺栓），并锁紧泄压阀小螺栓，清洁工作部位外流的液压油油迹。
六 实施效果和总结
在实际的工作中，我们结合220kV徐庄变电所断路器日常停电检修工作进度的安排，依据讨论的解决液压机构频繁打压故障的研究方案和操作步骤，我们针对不同的实际运行状况，对每台断路器的液压系统中的油泵、储能筒以及液压缸等关键部件均分别进行了排气处理，效果非常明显。在方案实施后的的半年以及2007年初对断路器的运行状况进行跟踪监视的过程中，只发现一台断路器液压机构油泵打压的持续时间偏长，没有发现油泵频繁启动、持续打压造成设备停电的缺陷发生，远远好于预期的效果。
通过认真的研究分析，在这次的采取有效措施解决西门子断路器液压机构频繁打压的故障的工作中，我们总结了很多的工作经验，深切感受到：只要对检修和维护工作中出现的影响设备安全运行的问题，认真对待，研究分析，群策群力，充分运用正确的思想和方法解决实际问题和困难，是有效可行的。在以后的工作中，做为一个变电检修人员，我们還将继续跟踪西门子断路器的运行状况，为保证电力系统的安全、经济、稳定运行做出自己应有的贡献。
1 SF6高压断路器的概述
随着电力逐渐走向市场，用户对供电可靠性的要求越来越高，因而促使SF6作为灭弧介质的SF6断路器在电网系统中的地位也越来越高，尤其在高压和超高压系统中应用尤为广泛。SF6断路器与以前的油断路器相比，最重要的一个优点就是灭弧机理的改进，正是由于采用了具有优良的灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质，因而具有开断能力强、动作快、体积小等优点，从而延长了断路器的使用寿命，减少了断路器在运行检修中的工作量，但也存在着金属消耗多，价格昂贵的缺点。随着电气设备状态检修的逐步开展，对SF6高压断路器的质量和性能要求越来越高，但SF6断路器仍旧是高压和超高压电器的重要发展方向。
2 西门子高压断路器的基本性能
西门子公司是世界上生产高压开关设备的主要厂家之一，具有30多年生产高压断路器的历史。目前，国内使用的500kV和220kV的西门子断路器大多采用的是配有液压机构的定开距SF6断路器。这种断路器的灭弧室结构采用的是定开距压气式双向内喷射灭弧原理。两个配置有耐弧的石墨触头的静触头固定不动，由连杆带动引弧部位镶有引弧石墨圆环的桥式动触头运动，从而实现断路器的分合闸。定开距灭弧室的石墨喷嘴是其主要特点，在断路器的分合过程中，石墨直接从固态升华气化，使得石墨喷嘴即使在开断短路电流20次后，其表面也不会发生毛刺，因而加工精度高，电场均匀，耐弧性能极好，从而具有开断电流大，开断时间短的优势，可达到60Hz时二周波，延长了灭弧室的使用寿命。
西门子SF6断路器液压机构的工作原理和内部结构比较复杂。西门子断路器的液压机构为二级液压传动，开关操作时，合闸线圈打开合闸一级阀，高压液压油通过一级阀到达二级阀两端，因为二级阀两端面积不同，根据压差原理，高压液压油推动二级阀向合闸方向动作，通过传动连杆带动断路器合闸。分闸时，分闸线圈打开分闸一级阀，二级阀分闸腔的高压油通过分闸一级阀释放进入低压油箱，高压液压油推动二级阀活塞进行分闸运动。在液压系统中的储能筒内预充有一定量的氮气，氮气的预充压力标准为200-5bar/20℃，温度的修正系数大约为1bar/℃（温度每升高或降低1℃时，氮气的预充压力值将会升高或降低1bar）。同时在桶内还预充有1%的SF6气体，主要是用以进行储能筒外部泄漏检漏。
3 西门子高压断路器在泰州地区的实际应用
220kV徐庄变电所是泰兴地区最早的一所220kV变电所，变电所有两台运行的220kV断路器是由西门子开关厂生产的3AQ1EE系列的SF6断路器。自两台断路器98年投入运行以来，运行和检修人员在日常的巡视和检修过程中陆续发现3AQ1EE的AK14-375-18-FT型液压机构在运行过程中， 时常会发生液压机构中的油泵连续运转或频繁打泵的情况，而此时断路器液压系统的油压仍会维持在一个相对较低的压力水平（320-310bar甚至更低）；关闭油泵电源后，液压系统的油压值却能够保持不变，但却低于设备正常运行所允许的正常油压。如果油压持续偏低，将特别容易发生断路器拒分拒合（分合闸闭锁）现象，一旦发生停电事故将会对220kV电网产生很大的冲击。
4 液压系统频繁打压问题分析
当出现液压机构频繁打压的故障后，我们检修班组立即对西门子断路器液压机构的工作原理和油泵频繁打压的故障原因进行了研究分析。
在3AQ1EE系列的断路器实际运行的过程中，特别是在冬季和夏季温度较低和温度较高的时候最容易发生液压机构的油泵连续运转或频繁打泵的情况。此时通过观察现场开关的运行状况，发现开关液压系统的油压仍会维持在一个相对较低的压力水平（320-310bar甚至更低），高于液压机构的分合闸闭锁的液压值。如果此时关闭液压机构的油泵的电源后，液压系统的油压值仍然能够保持稳定，通过这点可以分析出：液压系统的内漏情况基本不存在。如果出现液压系统的内漏情况的话，当关闭液压系统的油泵电源后，液压系统的油压值将会持续下降，直到慢慢闭锁分合闸动作油压的以及油泵打压的油压值。
经过现场的仔细检查和详细的分析研究，我们最后得出了导致问题产生的最根本的原因为：正是由于断路器的运行时间较长，特别是在早晚温差变化较大的冬季和夏季，容易导致在液压系统的油泵低压部分以及部分高压油系统的内部（储能筒以及高压油缸）积聚了一定的气体。同时，我们通过现场气体的采样和分析，对产生的气体的来源进行了进一步的确认。正是由于储能筒内部预充了约1%的SF6气体，通过现场采样的气体分析得出了从液压系统排出的气体当中含有SF6的成分，而储能筒正常运行所允许的氮气泄漏，泄漏率的变化范围为1bar/年之内。正是由于这些微量的气体的存在，随着时间的推移，气体越聚越多，使得油泵不能有效地将液压油从低压部分输出到高压部分，进而出现油泵持续运转而油压不能升高的情况。如果运行人员不能及时发现信号，检修人员不能及时处理缺陷，让液压系统的油泵持续运转12小时以上的话，油泵就会发生由于液压油自润滑功能被气体削弱而导致相关的电气故障（接触器烧毁）或机械故障（油泵损坏），进而导致断路器的误动，影响电网的安全运行。
5 问题处理的方案和步骤
通过以上的分析研究，我们确认了液压机构油泵频繁打压的原因，找到了问题的关键。基于确定的产生故障的关键问题和关键部件，我们检修人员制定了相应的解决的措施和方案。
在现场的工作中，我们根据负荷是否重要，断路器是否需要退出运行为依据，分别制定了两套不同的方案。如果负荷非常重要断路器不能退出运行，我们在处理问题时只能对液压机构的油泵进行简单的处理；如果负荷不是特别的重要，斷路器可以退出运行，我们就要对液压系统的油泵、储能筒以及液压缸等关键部件均要进行排气处理。具体的处理步骤如下所示： 1、负荷非常重要，断路器未能退出运行时的排气方法
（1）关闭油泵回路的电机电源F1；
（2）将油泵上的排气塞部分松开，保持松开的状态，当排出的油无气泡时，用手
拧紧排气塞（见图1）；
（3）合上 F1 开关，泄压至油泵自动打压；
（4）反复以上步骤（1）—（3），排气直至泵体内无气体排出；
（5）关闭油泵排气螺栓并拧紧，合上F1；
（6）再次泄压至油泵启动，计算一下到自动停泵的时间（补压时间大致为10秒
左右）；
（7）结束操作，锁紧泄压螺栓。
此时，由于断路器未能退出运行，排气时要注意严禁碰触接触器，油压严禁泄至自动重合闸闭锁压力的下限值（304bar）以下。
2、负荷不太重要，断路器可退出运行时的排气方法
2.1 对断路器液压系统中的油泵进行排气
（1）关闭储能回路的电机电源F1，将压力泄为零（见图2）；
（2）将油泵上的排气塞部分松开（用10"开口扳手），并保持松开的状态，可以看到有气泡从排气塞边冒出；当排出的油无气泡时，用手拧紧排气塞；
（3）合上F1开关，让油泵空转约1分钟后关闭 F1 开关（此时卸压螺栓保持在卸压状态）；
（4）反复以上步骤（1）—（3），排气，油泵空转，直至泵体内无气体排出；
（5）关闭油泵排气螺栓并拧紧，合上F1，检查储能筒氮气预充压力；
（6）储压到正常压力后，在系统允许的情况下，分合断路器2到3次；
（7）卸压，再次检查油泵内有无气体存在；
（8）结束操作，关闭泄压阀，锁紧泄压螺栓。
2.2 对断路器液压系统中的储能筒以及液压缸进行排气
（1）断开储能开关F1，液压系统卸压至零，打开储能筒排气阀上的小螺栓并取下小螺栓（用8"的套筒或开口扳手），再松开储能筒上排气阀（用13"的套筒或开口扳手），不能取下，同时用内径为14mm的聚氯乙烯透明塑料管套在排气阀上，并一直套到阀座的喇叭口上，塑料管的另一头塞进低压油箱的加油口（图3、图4、图5）；
（2）用同样的方法和程序连接液压缸；
（3）连接完毕后，合上储能开关F1，慢慢逆时针转动泄压阀小螺栓，直至泄压阀完全关闭。液压系统开始排气；
（4）观察相关排气口流出的液压油，直至无气泡为止；
（5）排气结束，拆除排气管：为了避免在拆除排气管时空气倒流进液压系统内，我们一般在油泵开启的情况下拆除，具体方法如下：顺时针转动泄压阀小螺栓，使泄压阀完全打开；关闭排气阀（带着排气管一起转动）；拆下排气管，把排气管内的油倒回油箱；
（6）盖好油箱盖，拧紧排气阀，装回小螺栓，清洁油迹，盖好排气阀黑盖；
（7）检查储能筒氮气预充压力、从零压开始的储能时间、分合分操作后的压力、重新储能的时间；
（8）校验开关液压系统的相关的压力接点的设定值（253/263 bar，273/283 bar，308bar，320bar，355bar），确认相关的油压接点动作值的准确无误，以保证液压储能系统的正常运行；
（9）检查结束，关闭泄压阀（逆时针松出小螺栓），并锁紧泄压阀小螺栓，清洁工作部位外流的液压油油迹。
六 实施效果和总结
在实际的工作中，我们结合220kV徐庄变电所断路器日常停电检修工作进度的安排，依据讨论的解决液压机构频繁打压故障的研究方案和操作步骤，我们针对不同的实际运行状况，对每台断路器的液压系统中的油泵、储能筒以及液压缸等关键部件均分别进行了排气处理，效果非常明显。在方案实施后的的半年以及2007年初对断路器的运行状况进行跟踪监视的过程中，只发现一台断路器液压机构油泵打压的持续时间偏长，没有发现油泵频繁启动、持续打压造成设备停电的缺陷发生，远远好于预期的效果。
通过认真的研究分析，在这次的采取有效措施解决西门子断路器液压机构频繁打压的故障的工作中，我们总结了很多的工作经验，深切感受到：只要对检修和维护工作中出现的影响设备安全运行的问题，认真对待，研究分析，群策群力，充分运用正确的思想和方法解决实际问题和困难，是有效可行的。在以后的工作中，做为一个变电检修人员，我们還将继续跟踪西门子断路器的运行状况，为保证电力系统的安全、经济、稳定运行做出自己应有的贡献。