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1、西门子3AQ型断路器“N2泄漏”故障的定位及处理邱生苏州供电公司，苏州 215004The Orientation and Treatment to The “Loss ofnitrogen” Failure of Siemens 3AQ Circuit-BreakerQIU ShengSuzhou Electric Power Company, Suzhou 215128, China摘要:西门子3AQ型断路器在电力系统中有大量采用。由于采用液压操作机构，“氮气泄漏”是其最常见的故障信号。为了尽量降低在事故处理中的停电次数以提高供电可靠性， 正确的分析及处理故障尤为重要。文章从物理定位和电气
2、定位两个方面对故障进行分 析，给出两个方面的故障处理方法，最后通过三个实际发生的故障实例的处理过程进行 了方法验证。关键词：3AQ型断路器；故障；物理定位；电气定位Abstract: The 3AQ circuit-breaker is widely used in electric power system. The breaker has a hydraulic operating mechanism, so the signal of “Loss of nitrogen” is the most ordinary failure. In order to raise the power
3、supply reliability, how to correctly analyze and deal with the failure to reduce the outage frequency is very important. This paper analyzes the failure from the electric orientation and physical orientation, gives the treatment methods in above two aspects, finally the treatment methods are verifie
4、d by three practical fault diagnoses. Key words: the 3AQ circuit-breaker；failure；physical orientation；electric orientation0前言西门子 3AQ 型断路器是采用 SF6 气体作为绝缘和灭弧介质的压气式高压断路器，使用 固定在断路器本体上的液压操作机构1。该型断路器具有安装方便、操作简单、运行稳定、 维护工作量少等优点，所以在电网有大量使用。现场使用的统计数据表明：氮气泄漏闭锁是该型断路器经常出现的故障信号2，停电检 修虽然是合适的处理方式，但由于目前对于电网可靠性考察的日益重
5、视，断路器故障停运造 成的经济、社会影响日益加剧，停电对断路器进行检查和故障定位的可能性越发降低3 4， 因此正确进行故障后断路器故障原因的准确定位，同时判定是否需要停电来进行故障消除5 7，是变电检修工作需要解决的问题。1 该型断路器的常规说明现场采用的西门子3AQ型断路器大都是杭州西门子生产的合资产品，在长时间的运行中，该型断路器表现出了良好的稳定性，表 1 给出了该型断路器液压油的节点压力值及对应继电器的电气动作状况1。表 1 液压油的节点压力值及对应继电器的电气动作状况表Tab.1Hydraulic pressure spot and the operating status of t
6、he corresponding values信号名称压力值对应动作继电器备注油泵起动3204barK9得电油压下降，B1/1-2接点动作吸合氮气泄漏3554barK12LA、LB、LC失电，K14得电油压上升，B1/4-6接点动作吸合自动重合闸闭锁3084barK4小继电器得电油压下降，B1/7-8接点动作吸合分闸闭锁2534barK10失电油压下降，B2/1-2接点动作吸合合闸闭锁2734barK12LA、LB、LC失电油压下降，B2/4-5接点动作吸合1.1氮气泄漏故障过程液压机构压力降低后，油泵启动，在电机打压过程中，液压系统压力升高至355bar后, 机构箱内K81漏氮闭锁继电器动作
7、，系统发氮气泄漏闭锁信号。K14漏氮延时闭锁继电器 延时 3 小时后闭锁分闸回路8，致使断路器无法操作，不能正常使用。2 该故障的物理分析及定位2.1物理分析图 1 给出了该型断路器的氮气筒的结构剖面图。在正常情况下，储能筒突出的底板是不 会碰到活塞的，但是当氮气泄漏到一定的程度时，高压油 320bar 左右的压力就有可能使得 活塞碰到了储能筒突出的底板。厂方实验表明，由于液压油不可压缩的特性，当活塞无法再 向氮气方向运动时，高压油压力从320bar到355bar根本用不了 3秒口叽 氮气泄漏的物理 过程体现为油泵在打压的过程中压力达到355bar。图 1 氮气储能筒结构图Fig.1 Cons
8、truction diagram of hydraulic storage cylinder2.2 故障物理定位物理定位的关键点是补压开始到氮气泄漏报警信号发出的时间间隔。因此，根据时间间 隔进行的物理定位包括下列两种：2.2.1 从补压开始到氮气泄漏报警信号发出时间间隔如果在正常补压的时间范围内（大部 分在 8-10 秒左右），才有可能是真正的氮气泄漏。是否是真正的泄漏可以在停电后通过检验 氮气的预充压力来判断in。断路器停电后检查氮气预充压力是否符合厂家说明书要求20C 时额定预充压力为195200bar。如不符合则说明氮气真正泄漏。2.2.2 如打压时间在3050秒钟后才发氮气泄漏报警信
9、号的，则很有可能出现的故障部位是压力接点受潮锈蚀不能及时复归或时间继电器功能紊乱等。3 该故障的电气分析及电气定位氮气泄漏故障信号的电气回路分析涉及油泵控制回路、氮气泄漏报警触发及自保持回路 两个部分12。为了直观起见，图2即为油泵控制及氮气泄漏报警触发及自保持电气回路的合 并图示。K6715min A2/ A1| 59/ I89K7LBK7LC77A1图 2 油泵控制回路、氮气泄漏报警触发及自保持回路Fig.2Pump control circuit、trigger and self-holding circuit of the “loss of nitrogen” failure 图示继电
10、器及节点用途说明：Bl、液压油压力节点S4、复位旋钮K14、漏氮延时闭锁继电器,A1触发得电延时（3h）K15、打压时间继电器，B1触发失电延时（3m）K81、漏氮闭锁继电器K9、打压电机控制继电器K67、电机打压超时继电器，A1触发得电延时（15m）K12LA、LB、LC、合闸继电器K7 LA、LB、LC、防跳继电器K2 油压低合闸闭锁中间继电器 K61 非全相运行强迫跳闸继电器K10总闭锁继电器，SF6气体压力低闭锁、油压低闭锁、氮气泄漏闭锁3.1油泵控制回路当油压下降到油泵启动值时， B1/1-2 接点闭合， K15 时间继电器 B1 端得电触发， K15/15-18接点速动闭合，K9得
11、电，油泵启动。当压力回升到B1/1-2接点打开，此时油泵 并没有马上停止工作， K15 的 B1 端失电触发延时开始（出厂设置一般为 3 秒）， 3 秒后 K15/15-18接点打开，K9失电，油泵停止工作。至此，一个补压过程结束。3.2氮气泄漏报警触发及自保持回路当油泵运转（即K9/43-44接点闭合）的过程中，如果油压达到了 355bar（即B1/4-6接 点闭合），氮气泄漏报警回路被触发， K81 动作，触发回路电流流向在图2中用实线粗体箭 头表示，自保持回路的电流流向在图2中用虚线粗体箭头所示。由于K81动作后使K81/4-6 接点断开，强停了打压回路，K14漏氮延时闭锁继电器得电，延
12、时3小时后闭锁分闸回路。根据图 2进行电气分析，出现氮气泄漏报警故障的可能枚举是很多的，这里主要从元件 的现场故障率出发，结合实际案例的检修经验，得出如下的电气定位处理方法：3.3 故障的电气定位电气定位的关键点是时间继电器K15的A2、B1触发端。根据物理过程分析，氮气泄 漏报警在电气实现上对应需要两个条件：油泵打压的同时液压油压力达到355bar。由于液压 油压力是否达到报警条件可以很容易通过压力表观察到，所以电气故障归结到油泵应停而未 停。从图 2的电气回路分析可以得出，停泵过程有两种，一种是正常的补压结束停泵，第二 种是在氮气泄漏报警信号发出后的强制停泵。对于正常的打压结束未停泵，则可
13、以通过S4复位旋钮复归信号，手动泄压至油泵打压, 压力达到320bar后，拆除时间继电器K15的B1端子，即人为对K15给予失电触发信号，3 秒延时后，如果停止打压，则故障定位到液压油压力节点 B1/1-2 节点实效未打开；如继续 打压，则故障定位到时间继电器K15/15-18节点失效未打开。氮气泄漏报警后，如果打压不停，拆除时间继电器K15的A2端子，若停止打压，则判 断K81/4-6节点粘合，更换漏氮闭锁继电器K81；若继续打压，则判断时间继电器K15故障。 4 事故案例及现场处理4.1事故案例 12008年10月10日上午10时，接到500kVXX变值班员故障报修电话，220kV2501
14、开 关在运行过程中相继发出氮气泄漏报警、合闸闭锁、氮气泄漏总闭锁、分闸闭锁信号的情况。4.1.1 故障定位及处理现场通过S4复位旋钮复归上述信号，手动泄压至315bar左右油泵打压，大约10秒后， 氮气泄漏报警、合闸闭锁、氮气泄漏总闭锁信号再次发出，现场进行断路器氮气筒外观检查 发现，氮气筒的固定抱箍因质量问题发生断裂，因此初步断定发生氮气泄漏，由于该型断路 器的氮气筒中也混合了六氟化硫气体，现场通过六氟化硫泄漏报警仪对氮气筒密封处检查， 发现六氟化硫微量泄漏，至此，现场协调运行人员停电进行最后确认。停电后，手动泄压进行氮气预充压力检查，发现预充压力达到 155bar，小于标准值200bar，
15、最终确认为氮气筒物理泄漏，由于现场不具备氮气筒处理条件，通知厂家更换。4.1.2 故障处理后分析 故障处理后，联合厂家对同期出厂的存在故障隐患的断路器进行了排查处理； 由于氮气筒中预充了六氟化硫气体，所以在处理类似故障前，需要携带六氟化硫泄漏报警 仪进行现场确认。4.2事故案例 22008年2月10日下午3时，220kVXX变值班员上报事故情况，220kV2524开关在运 行过程中发出氮气泄漏报警、氮气总闭锁、分、合闸闭锁信号的情况。4.2.1 故障定位及处理到达现场后，检查系统液压发现已到350bar，已超过正常的系统压力值，通过S4复位 旋钮可以复归以上信号，手动泄压至油泵打压，油压到达325bar停泵节点后，打压不停， 大约55秒后液压压力达到355bar，至此氮气泄漏报警信号发出。再次手动泄压至油泵打压，压力到达320bar后，拆除时间继电器K15的B1触发端， 人为对 K15 施加一个停电触发信号， 3 秒后，系统不停泵继续打压，至此判断时间继电器 K15功能紊乱损坏，带电更换同型号的时间继电器后故障排除。4.2.2 故障处理后分析 时间继电器K15的时间参数及功能键设定较为复杂13所以需要熟练掌握时间继电器K15 的使用及时间设定方法，确保更换后的
