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，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GIS設備，電氣主接線采用3/2接線方式，共有6串，本期設計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設備由瑞典ABB和新東北電氣沈陽高壓開關有限公司提供，由ABB負責現場安裝。

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，系統發三相不一致報警，跳開B、C兩相。

隨后，檢修人員對A相斷路器儲能機構進行泄壓和排氣，反復操作后故障仍偶爾出現。現場分析認為：ABB產HMB-8型操作機構的行程節點只有在斷路器合閘之后才接通，啟動儲能電機儲能，即該機構和合閘儲能機構，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，導致操作過程中不能將液壓機構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，操作機構功能恢復正常狀態。

3.分閘線圈故障原因分析和預防措施

斷路器分、合閘線圈設計時都是按短時通電而設計的。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。或是由于鐵芯的活動沖程過小，當接通分閘回路電源時，鐵芯頂不動脫扣機構而使線圈長時間通電燒毀。

（2）斷路器拒分。控制回路正常時，斷路器出現拒分的故障均為連桿機構問題，死點調整不當，使斷路器分閘鐵芯頂桿的力度不能使機構及時脫扣，使線圈過載，造成分閘線圈故障。

（3）輔助開關分合閘狀態位置調整不當。在斷路器分合閘狀態時，應調整輔助開關使其指示到標示的范圍內，然而實際調整斷路器開距和超行程等參數時，會改變斷路器分合閘的初始狀態，而輔助開關分合位置的初始狀態未做相應的調整，將導致輔助開關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接點使用不當。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短路故障時能完成自由脫扣。然而，當斷路器合閘時間極短，遠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，由于輔助開關動靜觸頭絕緣間隙較小，經常出現拉弧現象，頻繁拉弧，久而久之使輔助開關的觸頭燒毀，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，或是線路過細造成電阻偏大，使得分閘回路電壓有衰減，導致控制電壓達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只進行了整體更換。新型號線圈除了機構進行優化完善之外，其電阻值由39歐姆調低為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，在分開斷路器兩側隔離開關情況下，對開關進行若干次分合操作，如果出現三項不一致故障，及時進行檢查和更換處理;

（2）在設計上視情況進行技術改造，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，經常檢查輔助開關的接點及輔助開關的拐臂螺絲，正確調整輔助開關的位置，使輔助開關與斷路器分合閘位置正確、有效地配合;

（3）年度檢修工作中，檢查并調整斷路器的連桿機構，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防措施

4.1合閘線圈故障的原因

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

（2）輔助開關位置不當。正常合閘時，斷路器的合閘接觸器的線圈回路與輔助開關的常閉延時接點串聯，斷路器合閘后，輔助開關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，當合閘接觸器發生故障時，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合閘線圈故障的預防措施

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

（2）檢查及正確調整輔助開關的位置。