換流站GIS斷路器分合閘線圈故障分析

吳聰

1.宜都換流站GIS開關(guān)簡介

三滬直流輸電工程宜都換流站位于湖北宜昌市紅花套鎮(zhèn)，是三峽電力外送的樞紐變電站之一，輸送容量為3000MW。宜都換流站交流場為室內(nèi)GIS設(shè)備，電氣主接線采用3/2接線方式，共有6串，本期設(shè)計6回500kV出線。其中，1回到水布埡電站，2回到江陵換流站，3回到三峽電站右岸。宜都換流站交流場GIS設(shè)備由瑞典ABB和新東北電氣沈陽高壓開關(guān)有限公司提供，由ABB負(fù)責(zé)現(xiàn)場安裝。

2.分合閘線圈故障情況及處理過程

2010年12月，宜都換流站5023?GIS斷路器合閘時，A相合閘不成功，B、C相合閘成功，系統(tǒng)發(fā)三相不一致報警，跳開B、C兩相。

隨后，檢修人員對A相斷路器儲能機構(gòu)進(jìn)行泄壓和排氣，反復(fù)操作后故障仍偶爾出現(xiàn)。現(xiàn)場分析認(rèn)為：ABB產(chǎn)HMB-8型操作機構(gòu)的行程節(jié)點只有在斷路器合閘之后才接通，啟動儲能電機儲能，即該機構(gòu)和合閘儲能機構(gòu)，由于其分合閘線圈機械彈簧存在家族性缺陷，無法正常回位，導(dǎo)致操作過程中不能將液壓機構(gòu)高低壓油回路分隔開。在合閘過程中，一部分高壓油通過分合閘線圈流回到低壓郵箱，致使合閘回路斷路器的高壓油推動力不足，從而無法完成合閘操作。更換5023斷路器A相兩只分閘線圈后，故障消失，操作機構(gòu)功能恢復(fù)正常狀態(tài)。

3.分閘線圈故障原因分析和預(yù)防措施

斷路器分、合閘線圈設(shè)計時都是按短時通電而設(shè)計的。分、合閘線圈的故障，一方面是機械故障原因，另一方面是由于跳、合閘線圈回路的電流不能正常切斷，至使跳、合閘線圈長時間通電造成的。

3.1分閘線圈故障的原因

（1）分閘電磁鐵機械故障。線圈松動造成斷路器分閘時電磁鐵芯位移，使鐵芯卡澀，造成線圈故障甚至燒毀?；蚴怯捎阼F芯的活動沖程過小，當(dāng)接通分閘回路電源時，鐵芯頂不動脫扣機構(gòu)而使線圈長時間通電燒毀。

（2）斷路器拒分?？刂苹芈氛r，斷路器出現(xiàn)拒分的故障均為連桿機構(gòu)問題，死點調(diào)整不當(dāng)，使斷路器分閘鐵芯頂桿的力度不能使機構(gòu)及時脫扣，使線圈過載，造成分閘線圈故障。

（3）輔助開關(guān)分合閘狀態(tài)位置調(diào)整不當(dāng)。在斷路器分合閘狀態(tài)時，應(yīng)調(diào)整輔助開關(guān)使其指示到標(biāo)示的范圍內(nèi)，然而實際調(diào)整斷路器開距和超行程等參數(shù)時，會改變斷路器分合閘的初始狀態(tài)，而輔助開關(guān)分合位置的初始狀態(tài)未做相應(yīng)的調(diào)整，將導(dǎo)致輔助開關(guān)不能正常切換分合閘回路而使分閘線圈燒毀。

（4）分閘控制回路輔助開關(guān)接點使用不當(dāng)。分閘控制回路上接有一對延時動合接點，該延時目的是為了保證斷路器在合閘過程中出現(xiàn)短路故障時能完成自由脫扣。然而，當(dāng)斷路器合閘時間極短，遠(yuǎn)小于斷路器的分閘時間，斷路器未來得及脫扣時就已合閘到位，此時，分閘控制回路的延時接點的延時作用將失去意義。相反，該延時接點在分閘過程中，由于輔助開關(guān)動靜觸頭絕緣間隙較小，經(jīng)常出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，頻繁拉弧，久而久之使輔助開關(guān)的觸頭燒毀，繼而引起分閘線圈故障。

（5）分閘回路電阻偏大。分閘線圈回路絕緣降低，或是線路過細(xì)造成電阻偏大，使得分閘回路電壓有衰減，導(dǎo)致控制電壓達(dá)不到線圈分閘電壓動作值，分閘線圈長期帶電，線圈故障。2014年4月，鑒于宜都換流站站GIS斷路器出現(xiàn)的批次缺陷，廠家對6串GIS斷路器的分合閘線圈共計162只進(jìn)行了整體更換。新型號線圈除了機構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化完善之外，其電阻值由39歐姆調(diào)低為36歐姆。

3.2防止分閘線圈故障的措施

（1）固定好分閘線圈，經(jīng)常檢查分閘線圈的鐵芯有無卡澀。年度檢修期間以及停電期間，在分開斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)情況下，對開關(guān)進(jìn)行若干次分合操作，如果出現(xiàn)三項不一致故障，及時進(jìn)行檢查和更換處理;

（2）在設(shè)計上視情況進(jìn)行技術(shù)改造，即將分閘回路的延時動合接點改接為一對普通的常開接點，經(jīng)常檢查輔助開關(guān)的接點及輔助開關(guān)的拐臂螺絲，正確調(diào)整輔助開關(guān)的位置，使輔助開關(guān)與斷路器分合閘位置正確、有效地配合;

（3）年度檢修工作中，檢查并調(diào)整斷路器的連桿機構(gòu)，判斷斷路器的自由脫扣是否正常，斷路器的低電壓動作試驗是否在額定電壓的30%-65%時可靠跳閘。

4.合閘線圈故障原因和預(yù)防措施

4.1合閘線圈故障的原因

（1）斷路器機構(gòu)故障。當(dāng)斷路器合閘控制回路正常時，斷路器本體的內(nèi)導(dǎo)電桿、傳動連桿等卡澀，或是因為斷路器操作機構(gòu)連板配合不好，死點調(diào)得偏高，導(dǎo)致斷路器拒合閘，使合閘鐵芯過載，引起線圈故障。

（2）輔助開關(guān)位置不當(dāng)。正常合閘時，斷路器的合閘接觸器的線圈回路與輔助開關(guān)的常閉延時接點串聯(lián)，斷路器合閘后，輔助開關(guān)接點自動切斷合閘回路，輔助接點打不開或拉弧，合閘接觸器通過重合閘回路或綠燈回路自保持，合閘線圈長時間帶電而被燒毀。

（3）合閘接觸器故障。斷路器合閘時，由于合閘電流比較大，控制回路不能直接控制合閘線圈，只能通過合閘接觸器間接接通合閘線圈。因此，當(dāng)合閘接觸器發(fā)生故障時，不能及時斷開，使合閘線圈通電時間過長，線圈故障。另外，合閘接觸器的線圈電阻變大，會使合閘接觸器正常通電時吸合力度不夠，主觸點產(chǎn)生拉弧，久而久之，合閘接觸器的主觸點接觸電阻增大，間接地影響斷路器合閘線圈的勵磁電流，使合閘線圈的勵磁力度不足，鐵芯不能正確動作，使線圈過載，造成線圈故障甚至燒毀。

（4）合閘電源容量下降，或者合閘回路電阻偏大，使合閘瞬間合閘線圈兩端電壓低于80%額定值。

4.2合閘線圈故障的預(yù)防措施

（1）加強合閘接觸器的檢查、維護(hù)。每次開關(guān)小修、周期大修都要對其進(jìn)行檢查動、靜觸頭表面接觸面積、接觸壓力等;

（2）檢查及正確調(diào)整輔助開關(guān)的位置。