西门子3AT2-EI断路器储能筒的氮气泄漏检测原理分析及运行人员检漏设想.docVIP

西门子3AT2-EI断路器储能筒的氮气泄漏检测原理分析及运行人员检漏设想 　　摘要：介绍了3AT2-EI断路器储能筒氮气泄漏监测的原理和可能出现的误差。从一次、二次方面分析了氮气泄漏告警和闭锁的检测发信原理，并以此为依据提出一种可能的运行人员日常对氮气泄漏的监测方式，分析氮气泄漏时运行人员的事故处理原则。 　　关 键 词：断路器 氮气泄漏 原理 运行监控 事故处理 　　中图分类号： TM561 文献标识码： A 　　 　　 　　 　　1 引言 　　 　　液压机构断路器因其输出功率大、延时小、动作快、速度易调整、负载特性配合好的特点，在许多变电站得到广泛应用。而其中作为其储能机构的液压储能筒的稳定性决定了断路器分合闸速度，对于断路器的安全稳定运行起着不可忽视的作用。液压储能筒氮气泄漏是一个持续时间长、影响较严重的缺陷，运行人员及时的发现和正确的处理能避免断路器因氮气泄漏导致的断路器合闸闭锁甚至强迫停运，对其监视、动作原理与主要象征的讨论和分析也显得十分必要。 　　 　　2 液压储能筒原理、泄漏影响及象征 　　 　　1.1 工作原理 　　液压储能筒是一个活塞筒，由可以移动的活塞将液压油与氮气隔开，两侧压力值始终相等（如图1）。油泵电机打压，将低压油打入高压油箱，由于液体很难压缩而气体较容易压缩，活塞会不断向氮气侧运动，氮 　　 　　 　　 　　气不断被压缩的同时储存了大量能量，直到压力值达到32MPa后经时间继电器控制延时打压3s停泵。断路器分合闸会消耗氮气中储存的能量，压力逐渐下降，当压力值低于32MPa时油泵启动打压，直至压力达到32MPa后延时3s停泵。整个过程中液压油起到传递能量的作用，而氮气的作用是储能。 　　 　　1.2 泄漏影响及象征 　　所谓液压储能筒的储能能力是指一次储能后能完成的安全分合闸次数，分合闸次数越多则储能能力越好。氮气就相当于储能的弹簧，当氮气发生泄漏后，储能能力下降，每次分合闸后压力下降程度增大，若缺少足量的氮气断路器分合闸速度会降低，而慢分慢合会导致灭弧时间增长，不利于断路器安全运行。 　　氮气泄漏通常是一个持续性的过程，有的能持续两到三年，伴随氮气泄漏的主要象征是频繁打压。氮气泄漏导致的压力值低于32MPa会启动油泵电机打压，持续的泄漏会导致电机频繁的打压。 　　 　　3 一次检漏原理 　　 　　当氮气发生严重泄漏时，必须迅速做出判断并切断油泵电源，防止电机打压导致压力过高，同时闭锁断路器防止分合造成事故。 　　西门子3AT2-EI断路器采取两个判据判定氮气泄漏：1.油泵打压。2.油压值达到35.5MPa [1]。由储能筒原理分析可知，氮气持续泄漏的情况下，活塞会持续移向氮气侧，导致压力下降而单位时间内打压次数增加。在氮气泄漏的最后阶段，活塞接近止档管一侧（如图2）。打压时，由于打压时间3s是一定的，当活塞碰到止档管后无法继续向氮气侧移动而电机持续打压，压力迅速上升至35.5MPa（如图3）。由于氮气充足时3s打压油压值升 　　 　　 　　高约1MPa，考虑环境等因素不能达到35.5MPa，故此时基本可以判断氮气发生了大量泄漏。两个条件同时满足，保护装置发氮气泄漏告警，同时闭锁合闸，防止断路器动作造成的慢分慢合。发告警的同时油泵重新启动打压并在时间继电器作用前迅速停机。此时高压油仍具有满足断路器一次分闸的能量。发氮气泄漏信号后通过一只时间继电器（标准调节）延时3小时发分闸总闭锁。在3小时内经过检查发现为电气回路的误发信号可以通过钥匙S4进行复归，严禁未经检查即使用S4复归。 　　 　　4 二次动作原理 　　 　　西门子3AT2-EI液压断路器将氮气泄漏告警继电器K81常闭节点串入合闸回路中。当满足油泵打压、35.5MPa压力节点失磁两个条件，则K81励磁，常闭节点打开，合闸回路闭锁继电器失磁发合闸闭锁信号。同时K81常开节点闭合，时间继电器K14励磁形成自保持，经延时3小时（标准调节）后发分闸闭锁信号。若经检查为误发信号，3小时内可通过复归钥匙S4断开自保持回路复归氮气泄漏信号。 　　 　　5 运行过程中的漏氮监测设想 　　 　　运行人员掌握了氮气泄漏监控及回路原理后，就可以在平时的巡视和监控中发现氮气泄漏的征兆并及时作出汇报与处理，减少事故的发生。 　　氮气泄漏导致断路器液压储能筒工作能力下降。因此，提出一种利用油泵电机打压过程判断氮气泄漏情况的监测方法。正常情况下，当储能筒压力低于32MPa时，继电器会触发油泵电源接触器动作，油泵启动打压。压力达到32MPa后通过继电器油泵延时3 s停止工作，完成储能功能。这个过程也是油泵电机运转的机械能转化为氮气所存储能量的过程[2]。假设压力在到达P1后的3s内增加到某一指定值