gsp―245eh断路器合闸偷跳缺陷分析

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1、GSP―245EH断路器合闸偷跳缺陷分析　　摘要：GSP-245EH型SF6断路器在运行中发现存在一合即分即非全相动作的误动作隐患，本文为找出该类型设备误动作的原因，对该断路器G1B-252型液压机构动作过程进行了数值计算及机理分析。通过分析，本文认为断路器进行合闸操作时，合闸线圈顶针失电退出后，高油压区控制阀左右两侧表面处压强差值过大是导致此次缺陷的主要原因，通过延长合闸线圈的受电时间降低合闸线圈顶针退出后高油压区控制阀左右两侧表面处压强差，可提高设备合闸动作的可靠性。　　关键词：断路器；220kV；GIS；

2、误动作　　1引言　　在多年的应用中，GIS设备在运行中依旧暴露出了一定的安全问题。以南方电网和南方地区发电站为例，到目前为止已发生多起由于电力GIS断路器绝缘故障引起的变电站事故，例如韶关和溪电站的110kVGIS、江门的220kV和500kVGIS、大亚湾的400kVGIS、云南临沧大朝山500kVGIS等都发生过设备事故[1]。其中，GSP-245EH型SF6断路器是一种被广东地区各供电单位广泛使用的220kV8GIS开关设备。2011年初，多个供电单位在进行传动试验时，发现采用GSP-245EH型SF6断

3、路器的开关在进行合闸测试时，出现一合即分即非全相动作的误动作，存在设备运行安全隐患。因此，本文为找出该类型设备误动作的原因，从GSP-245EH型断路器G1B-252型液压机构动作机理出发，对该型号断路器的动作过程及相关参数影响因素进行了分析。　　2G1B-252型液压机构合闸保持条件分析　　2.1活塞合闸保持条件分析　　G1B-252型液压机构合闸过程大致如下：液压操作缸处于分闸状态时，当合闸指令一经给出，合闸线圈受电，控制阀被合闸顶针向左推动，如图1（b）控制阀位置所示。此时高压油的流向可由图1（b）所示，

4、高压油从贮压器流到操作缸中活塞的上部，此时操作缸中活塞的两侧都充有高压油。操作机构的工作原理为活塞压力差（差动式）原理，即活塞上侧的表面积大于传动杆侧的截面积，于是活塞向下移动（合闸方向）。当活塞到达底部时，借助于如上所说的压力差，于是活塞稳定的保持在合闸位置。　　（a）分闸状态（b）合闸过程　　B-1：操作缸B-26：油标B-2：液压操作活塞B-27：油过滤器　　B-3：控制阀B-30：泄压阀B-4：传动杆B-31：排油阀（常闭状态）　　B-9：分合闸指示器B-40：贮压器B-10：分闸线圈B-50：油压开关

5、　　B-11：合闸线圈B-55：油箱B-20：油泵单元B-60：油压表　　B-21：液压油泵B-24：油泵电机B-22：通气孔盖B-25：逆止阀　　图1.操作机构合闸动作示意图　　图2.液压活塞图示　　液压活塞受力可表示为：　　液压操作活塞向下方向受力：Fs-下=Sh-上?p上（1）　　液压操作活塞向上方向受力：Fs-上=Sh-下?p下+f（2）8　　式中，Fs-下，Fs-上分别为合程过程中液压操作活塞向下方向和向上方向的作用力，N；Ss-上，Ss-下分别为活塞上下两侧水平表面面积，m2，如图2所示；p上，p下

6、，分别为合闸过程中活塞上下表面油压，Pa，其压力值在合闸过程中是变量；f为传动杆在合闸过程中的反作用力，其由活塞摩擦力、合闸缓冲器提供的缓冲力、动静触头咬合后的摩擦力等组成。　　当合闸结束后，活塞上下表面油压差非常微小，近似于0，活塞受力平衡，各方向受力为0，于是得：　　（3）　　即为　　（4）　　活塞合闸稳定后合闸方向的压力大小为，反向力f与其相等，方向相反，主要由油缸对活塞的支撑力以及动静触头咬合的摩擦力提供。　　当活塞或连杆受到一个扰动使活塞回退x时，由于油缸对活塞的支撑力减小，，而合闸方向出力，其值变化

7、量极小，同时上下表面压强差依然约为0，因此有　　（5）　　因此，活塞能够快速恢复到稳定合闸状态。　　另一方面，从式（5）可以看出，可从以下几个方面提高合闸状态保持的稳定性：　　（1）增大比值或，与提高合闸速度的原理相同，增大活塞上下表面面积之差Sh，以及减小活塞上下表面面积Sh-上和Sh-下，可减小合闸过程中因油压差p产生的反向力，增大合闸方向作用力。　　（2）8提高高油压油油压p，由于合闸稳定时，活塞上下表面油压差极小，两侧的压强均与p相近，因此由于Sh的存在，提高p可增加合闸方向作用力。　　（3）严格控制上

8、下表面油压差p，当控制阀低压侧阀口密封不好，有较严重的内漏发生时，导致p增大，从式可以看出，该种情况下，极有可能会使得合闸方向作用力小于0，即活塞朝分闸方向运动，合闸状态无法保持，导致偷跳事故。　　2.2控制阀合闸保持条件分析　　当合闸信号一经给出，合闸线圈受电，如图图3所示，合闸顶针将控制阀向左推，此时阀体向左的作用力（即为合闸方向）以及其反向作用力的分别为：　　合闸过程合闸方向：（