一起220kV斷路器重合閘不成功故障的原因分析

吳亞軍

國網浙江省電力公司衢州供電公司，浙江衢州 324000

一起220kV斷路器重合閘不成功故障的原因分析

吳亞軍

國網浙江省電力公司衢州供電公司，浙江衢州 324000

介紹衢州供電公司定陽變220kV斷路器重合閘不成功的故障情況，根據后臺監控信息和現場設備檢查結果，分析故障原因和采取處理對策；針對該類型的機構故障，造成斷路器單相重合閘不成功，提出一些防范措施。

斷路器；故障原因分析；防范措施

斷路器在電力系統承載著開合線路負荷電流、故障電流等重要作用，在變電站一次設備中占有較重的比例，斷路器的故障直接影響電力系統運行的可靠性。早期220kV 斷路器機構設計并不十分成熟，在彈操機構推廣之前大多應用液壓機構，液壓機構由于結構相對較復雜，并對設備的密封和內部清潔有著較高的要求，因此在運行多年之后存在著不同程度的問題。本文針對一起220kV斷路器單相重合閘不成功的故障，進行分析并提出防范措施。

1 故障設備技術數據信息

型號：3AQ1EE； 編號：06/40016939；

額定電流：4000A ；額定短路開斷電流：50kA；

控制電壓：DC220V； 電機電壓：380V。

2 設備故障概況

斷路器及線路正常運行方式。

2013年4月，定陽變進行220kV母差雙重化技術改造。結合停電，定古2Q59斷路器開展B類檢修，具體檢修項目包括：壓力開關、繼電器、接觸器動作正確性校核；密度繼電器檢驗；斷路器機械特性試驗、回路電阻測試等，試驗結果均合格。液壓系統安裝智能排氣裝置。

2015年4月11日5點45分，定古2Q59線線路發生B相瞬時性單相接地故障，故障持續時間約3個周波，故障電流10880A。220kV定陽變、古田變兩側斷路器B相瞬時動作跳閘。經過1S后重合閘動作，古田變側斷路器B相重合成功（斷路器型號：3AQ1EE），定陽變斷路器B相在重合閘保護指令發出后，未成功合閘，導致三相不一致強迫動作，斷路器A、C相跳閘。

檢修人員在故障后對斷路器進行檢查，結果為斷路器液壓油壓力、SF6氣體壓力正常，無滲漏油等不良現象。斷路器分合閘回路檢查正常，斷路器遠方/就地分合閘操作、傳動模擬正常；保護動作及信號正常。

3 設備故障原因分析

1）故障期間保護動作事件記錄。

05：45：39.103 定古2Q59線第一組控回斷線動作

05：45：39.118 定古2Q59線B相斷路器分 動作

05：45：39.136 定古2Q59線第一組控回斷線復歸

05：45：39.136 定古2Q59線第二組控回斷線復歸

05：45：39.238 定古2Q59線油泵啟動

05：45：39.85 定古2Q59線第二組控回斷線動作

05：45：39.86 定古2Q59線RCS-931保護動作

05：45：39.86 定古2Q59線三相不一致動作

05：45：39.92 定古2Q59線PSL-603GA 動作

05：45：40.145 定古2Q59線RCS-931重合閘動作

05：45：40.161 定古2Q59線PSL-631C 重合閘動作

05：45：40.174 定古2Q59線第一組控回斷線動作

05：45：40.174 定古2Q59線第二組控回斷線動作

05：45：40.286 定古2Q59線自動重合閘閉鎖動作（308bar）

05：45：40.548 定古2Q59線油壓閉鎖動作（273bar）

05：45：41.168 定古2Q59線強迫三相動作

05：45：41.209 定古2Q59線C相斷路器分動作

05：45：41.210 定古2Q59線A相斷路器分動作

05：45：41.217 定古2Q59線三相不一致復歸

05：45：41.287 定古2Q59線分閘總閉鎖動作（253bar）

05：45：45.688 定古2Q59線分閘總閉鎖復歸

05：45：58.251 定古2Q59線油壓閉鎖動作復歸

05：47：18.314 定古2Q59線自動重合閘復歸

05：47：45.169 定古2Q59線油泵復歸

2）故障原因一：壓力開關B1故障。

定古2Q59斷路器液壓系統壓力監控采用電子式壓力開關B1，經了解，其工作原理是通過壓力變送器經模數轉換后通過單片機實現對機構液壓系統的監測及控制。

根據保護事件記錄，斷路器B相故障跳閘后油泵啟動打壓，打壓過程中，從05：45：40.286自動重合閘閉鎖動作至05：45：41.287分閘總閉鎖動作間隔時間為1秒鐘。即液壓機構油壓在1秒鐘時間內從308bar聚降至253bar，幾乎同時發出重合閘閉鎖、合閘閉鎖信號和分閘總閉鎖信號。在這期間，油泵自啟動打壓至打壓停止耗時2分7秒，屬非正常現象。在假設機構油路、管路及各控制閥均工作正常前提下，不可能會出現這樣的異常情況。

追朔故障發生前幾日定古2Q59斷路器動作記錄：

4月4日05：25 油泵啟動補壓一次

4月6日05：52 ； 15：30 ；22：18 油泵啟動補壓三次

4月7日04：42 ；12：11；19：06 油泵啟動補壓三次

4月8日至4月11日故障前三天內油泵未啟動補壓。

定陽變所在地的環境溫度從4月7日開始驟降，4月8日溫度最低，三日內油泵未啟動打壓，應屬非正常現象。

根據對以上現象判斷，在4月11日5：45定古2Q59線故障發生前三天，B1壓力開關處于非正常工作狀態，在實際油壓已下降至273bar～253bar壓力區間時，卻沒有及時啟動油泵補壓，也沒有啟動重合閘閉鎖及合閘閉鎖回路，最終導致斷路器重合不成功。但在B相故障跳閘瞬間，由于油壓突降情況，使壓力開關B1自動恢復正常。

3）故障原因二：B相分閘閥鋼球復位不及時，致使重合時內部泄壓。

上圖為西門子液壓機構原理圖（圖中A為液壓缸，B為閥塊，“I”為合閘電磁鐵，“O”為分閘電磁鐵）。如圖所示為斷路器分閘狀態，此時差動活塞合閘一側是無油壓，分閘一側為額定的常高壓油。當合閘指令發出后，合閘閥鋼球被頂開。高壓油進入液壓缸合閘側，在壓差原理作用下推動開關合閘。同時高壓油進入主閥右側，推動主閥向左移動，使合閘側處于常高壓狀態，斷路器處于合閘位置。

在合閘過程中，即使合閘指令中斷或合閘控制閥關閉也不影響斷路器合閘（通過直接與液壓儲壓筒相連的液壓自保持）。進入主閥右側的高壓油，由主閥的活塞、逆止閥和分閘閥鋼球兩者同時封閉與系統無壓部分的連通，保證差動活塞合閘側高壓油極低的泄漏量。在合閘狀態下，高壓油從差動活塞的分閘一側流經主閥B到達差動活塞的合閘一側，高壓油的差額油量由液壓儲壓筒中的油補充。

05：45：39.118斷路器B相分閘動作，油壓降低11bar左右，同時油泵啟動補壓，經過1s左右后的05：45：40.161重合閘動作合B相斷路器。由于分閘閥鋼球在斷路器分閘后未及時復位卡澀或油中雜質影響，致使復位后不能可靠封堵住與低壓油箱的通道。合閘動作打開合閘閥鋼球，使高壓油直接通過分閘閥鋼球被釋放至低壓油箱，不能實現合閘，并造成油壓瞬間急聚下降，發出自動重合閘閉鎖和合閘閉鎖信號。當三相不一致強迫跳閘動作，A、C相分閘，油壓再度下降22bar左右，同時發分閘總閉鎖信號（即此時的油壓已在253bar以下）。這時B相的合閘脈沖已中斷，合閘閥鋼球復位，在此過程中，分閘閥鋼球在高壓油流的沖擊下已復位，壓力逐漸被建立起來，并逐一復歸了分閘總閉鎖、合閘閉鎖、自動重合閘閉鎖信號，直至05：47：45.169油泵復歸，油泵建壓時間總共2分7秒左右。

4 設備故障處理及防范措施

根據對故障原因分析，4月11日故障當天，更換定古2Q59開關機構B1壓力開關，試驗合格后復役。根據停電計劃安排，定古2Q59線4月16日-18日停電檢修，結合停電4月16日更換機構液壓油。

根據上述兩種原因分析，應采取的防范措施有以下幾點。

1）在日常巡視過程中注意觀察液壓表讀數，一旦發現液壓表讀數低于320bar而未啟動油泵補壓的，應加強監視，必要時及時通知檢修人員檢查處理。

2）根據西門子液壓機構斷路器運行年限，繼續有序開展機構擴展性檢修工作，重點開展的項目應包括：液壓油的更換和液壓系統的清潔工作，油壓接點、密度繼電器動作值得校驗，斷路器機械特性試驗，時間繼電器動作時間的校驗，機構箱內各繼電器動作情況和接觸情況的試驗檢查，機構防跳功能、三相不一致強迫動作功能的試驗等。

3）結合停電機會及時開展液壓系統及油泵的排氣工作，并有針對性的安裝性能優良的自動排氣裝置。

5 結論

通過上述的設備故障分析，數字式壓力監控開關雖然比機械式壓力監控開關更精確，但由于220kV斷路器在日常運行中機構元器件基本處于靜止狀態，也就是出現感應失靈的情況，因此不能把實時在線監控作為依靠，應加強設備的周期性巡視。另外，在現場更換新的元器件，和廠家交流時，發現該類型的故障也偶爾出現在其它供電公司的變電站中，這次缺陷的分析處理，也說明了設備長期不動作會造成各種故障隱患。

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1674-6708（2015）150-0119-02