一起智能发电机出口断路器（GCB）液压操作机构故障的分析与处理 摘要 阜阳华润电力有限公司2x640MW燃煤发电机组1、2号发电机出口断路器（GCB）均采用ABB公司生产的HEC/7型断路器，配置HMB-8.2型液压储能操作机构。2016年8月1日上午8点42分， 运行巡检人员发现#2发电机出口断路器液压操作机构储能油泵开始频繁打压，直至10月13日液压操作机构储能电机电源空开跳闸，随后开关液压操作机构进入完全失压状态，严重影响了机组的安全运行。该机组停运时，液压操作机构储能电机打压计数器已动作了303032次。本文简要介绍了发电机出口断路器（GCB）液壓操作机构的工作原理及故障的处理过程，仔细分析液压操作机构故障的原因，为同类型GCB的液压机构故障处理提供参考。 关键词 发电机出口断路器；GCB；液压操作机构；频繁打压；试验；分析
1 导言
发电机出口断路器广泛应用于各类电厂，如燃气轮机电厂、热电厂、水电厂等，该类型机组发电机出口通常采用GCB断路器作为并网点，并用弹簧液压储能动力作为断路器的操作机构。该机构原理简单，结构紧凑，日常维护量小，满足分合闸动作特性要求，性能稳定，能满足机组
日常启停需要。但当GCB液压操作机构缺少维护时，其储能系统经常会出现内漏或外部渗油，造成储能电机頻繁打压，如不及时停机处理，还有可能造成机构液压缸体缸裂，使运行中的发电机组无法通过GCB从电网上解裂，对机组的安全运行产生一定的影响。因此，在机组停运时对GCB的液压机构进行有深度的检查、维护和保养是非常必要的。
2 GCB液压操作机构的工作原理
阜阳华润电力有限公司640MW燃煤发电机组的1、2号发电机出口断路器（GCB）均采用ABB公司生产的HEC/7型断路器，配置HMB-8.2型液压储能操作机构。
液压弹簧操纵机构集蝶簧的机械式储能和液压式的驱动和控制于一体，整个机构分为工作模块、储能模块、动力模块、控制模块和监视模块。碟簧的压力释放作用在三个储能活塞上。通过储能活塞把由弹簧力和弹簧行程表示的机械能转换成由压力和体积表示的液压能。通过高油压储能活塞和工作油缸之间的能量传输，使操动机构能进行快速的合分闸操作。除这之外，通过调节节流阀能实现对开关速度的简单设定。操作机械控制和能量传输是建立在液压操作技术结构原理上，例如高油压油泵，储能活塞，导向和转换阀，以及带有集成式液压缓冲功能的工作油缸[1]。
3 异常的发现
2016年8月1日上午8点42分， 运行巡检人员发现#2发电机GCB液压操作机构储能油泵开始频繁打压，储能油泵电机平均每7至8分钟启动一次，在之后的24小时之内，储能油泵电机启动208次。在随后的一个多月内，储能油泵电机每天频繁动作，动作次数从每天25次到340次不等，时多时少。从9月5日起，储能油泵电机开始非常频繁的打压，平均每隔7秒启动一次；从9月30日起，电机平均每0.5秒启动一次；10月13日，运行巡检人员发现#2GCB液压操作机构储能电机电源空开跳闸，随后开关液压操作机构进入完全失压状态直至停机；储能电机在频繁打压之前动作计数器显示次数为405次，停机时，动作计数器已显示为303032次[2]。
4 原因分析
2016年8月1日运行巡检人员发现#2发电机GCB液压操作机构储能油泵开始频繁打压，但油泵电机启动次数时多时少，在此后的一个月内，动作次数从每天25次到340次不等，在这个阶段原因可能为分闸电磁阀动作后阀杆没有完全返回，造成高压侧油通过没有完全返回的阀杆向低压侧泄漏，储能模块开始泄压，到一定程度使得储能盘簧行程位置压力低节点被触发，
储能电机开始打压，直到压力正常后（506bar-556bar）才停止打压。从9月5日起，储能油泵电机开始非常频繁的打压，平均每隔7秒启动一次；从9月30日起，电机平均每0.5秒启动一次；此时储能电机已经动作了超过30万次。在正常情况下，储能电机只有在GCB开关分闸或者合闸后才会动作，GCB开关液压操作机构在不动作的情况下缸内压力一直维持在506bar-540bar压力范围内，储能电机不会动作，液压操作机构缸体内部承受的压力可以认为是恒定的[3]。
2016年11月1日，#2机GCB液压操作机构在北京ABB开关厂解体，解体后发现液压机构缸体在高低压连接区域有一道4厘米长的细微裂缝，这是造成之后储能电机非常频繁打压的直接原因。至于导致缸裂的原因，经北京ABB高压开关公司技术人员向德国ABB总公司咨询，德国ABB总公司方面给出的结论是我司液压操作机构缸体可能承受的不可预知的变化外力所导致的。结合我司GCB开关液压储能机构储能电机动作30万次的实际情况，北京ABB开关公司分析液压缸体内裂的原因可能是缸体内部连续多次承受了交变压力的冲击；GCB液压操作机构正常使用情况下缸体内部是不会承受超过2万次充压的，而我司液压操作机构储能电机在#2机组解裂停机时的最终动作次数为303032次，缸体承受多次压力冲击可能是造成GCB液压操作机构缸裂的直接原因。下图为解体后发现的液压机构缸体在高低压连接区域的细微裂
缝，长约4厘米。
5 故障处理
（1）更换液压缸
（2）更换储能油泵电机及泵体传动齿轮
（3）更换分合闸线圈、油泵滤芯和更换新线圈后的控制模块
（4）储能模块、控制模块的检查与密封圈的更换
（5）失压防慢分机构的检查
（6）更换的新缸体连接面的所有密封圈及高、低压缸密封圈
（7）液压缸活塞杆的检查
（8）液压操作机构的分、合闸位保压试验及数据
（9）GCB开关的机械特性和动作速度试验及试验数据
①合闸同期试验：
②分闸线圈Y1的分闸同期试验：
③分闸线圈Y2的分闸同期试验④开关分合速动试验
#2机GCB开关机械特性试验和速度试验合格后，开关本体大罩回装，恢复为备用状态[4]。
6 暴露问题
（1）2015年#2机停机检修时虽然对GCB开关液压机构卡涩的分闸电磁阀阀杆进行了润滑，但并没有解决分闸电磁阀阀杆使用时间过长（10年以上），阀杆受液压油腐蚀老化卡涩的问题，分闸电磁阀不能可靠的动作以及动作后阀杆不能可靠返回，为后来的设备运行留下了隐患。
（2）2016年8月1日， 运行巡检人员发现#2发电机GCB液压操作机构储能油泵开始频繁打压，此时应及时联系厂家人员到我司提供技术支持并进行处理，在条件允许的情况下，尽可能的停机处理GCB液压操作机构故障，避免液压操作机构故障的不断扩大。
（3）#2机GCB液压操作机构自投运以来（2006年投运），没有受到过ABB厂家专业人员的检查、维护、保养。此次#2机GCB液压操作机构出现问题后才联系ABB厂家到我司对液压操作机构检查、维护、保养，直至最后返厂处理才解决问题，说明设备长时间没有得到厂家专业人员的检查、维护、保养（我司GCB开关是德国ABB开关公司生产的HEC-7紧凑型专利产品，所有使用此系列产品的发电公司在正常使用情况下一般认为此产品是免维护的），设备处于失修状态[5]
7 防范措施
（1）在机组停运时对GCB开关液压操作机构分、合闸电磁阀进行检查、润滑，保证分、合闸电磁阀动作灵活、无卡涩。
（2）在机组停运时，联系厂家对GCB开关及其液压操作机构进行预防性试验，必要时（GCB运行中出现频繁打压，每天打压次數超过正常次数10次）返厂解体检修。
（3）派员工到ABB厂家进行关于GCB维护保养的专业培训，熟悉设备原理结构，加强对设备的了解。
8 结束语
通过以上分析说明，在任何情况下若发现发电机GCB液压操作机构储能油泵开始频繁打压，则应及时联系厂家人员提供技术支持并及时停机进行处理，避免液压操作机构故障的不断扩大，造成严重的后果，给发电企业带来较大的经济损失。
参考文献
[1] 罗炳林.论电气主接线与装设发电机出口断路器的关系[J].电力建设，2005， 26（3）：5-7.
[2] 陈尚发.大容量发电机出口断路器在我国的制造和应用问题[J].电力设备，2006，7（3）：50-52.
[3] 马明武.发电机出口安装断路器的运用[J].陕西电力，2004，32（6）：180-181.
[4] 阮偉，徐唐煌.大型单元式机组装设发电机出口断路器GCB优劣性之比较[J].电气应用，2006，25（10）：175-177.
[5] GB/T 14824-2008.高压交流发电机断路器[S].北京：中国标准，2008.
余磊（1983-），男，安徽省淮南市人，大专，助理工程师，2006年7月毕业于安徽电气工程职业技术学院发电厂与电力系统专业，一直在阜阳华润电力公司技术支持部从事电气一次工作，现任职电气专业工程师。
沈凯付（1985-），男，安徽省利辛县人，大专，助理工程师，2008年7月毕业于安徽电气工程职业技术学院电力系统继电保护与自动化专业，一直在阜阳华润电力公司技术支持部从事继电保护工作，现任职电气专业工程师。
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