一起開關拒動故障的詳細原因分析

莫純侶 田燕飛

摘 要：本文通過對一起35kV開關拒動故障的詳細情況進行分析，得出導致該次開關拒動的主要原因，進行總結歸納，并提出防范措施。

關鍵詞：開關；拒動；原因；防范措施

1 引言

電力線路或者運行設備發生故障時，開關通過接收保護信號正常動作是保障切除故障中極其重要的一環，若開關拒動則會引起上級保護動作，越級跳閘，最后甚至可能導致電網瓦解，電網大面積停電等重大電網事故。本文對一起35kV開關拒動故障的詳細情況進行分析，得出主要的原因，并提出防范措施。

2 故障概述

110kV 變電站35kV故障線線路AB相間故障，過流II段、過流III段動作，35kV故障線312開關跳閘不成功，#2主變中后備復壓過流I段1時限、復壓過流I段2時限分別動作，跳開35kV母聯300開關（故障前處于熱備用）及#2變中302開關；110kV 變電站35kV#2M母線失壓。

經檢查發現，是由于110kV 變電站35kV故障線312開關分閘線圈燒毀造成開關跳閘不成功。

3 原因分析

3.1 保護動作情況分析

通過后臺報文及錄波分析可知：

35kV故障線保護過流II段動作；由裝置故障時錄波采樣可知A相電流為11.6A、B相電流為9.6A，過流II段動作與保護裝置啟動時間差585毫秒；滿足保護裝置過流II保護定值：“7.73A”、電流II段時間定值：“0.6S”動作要求。

由裝置故障時錄波采樣可知，跳閘出口后故障電流仍存在，35kV故障線保護過流III段動作；由裝置故障時錄波采樣可知A相電流為10.6A、B相電流為9.2A，過流III段動作與保護裝置啟動時間差888毫秒；滿足保護裝置過流III保護定值：“4.39A”、電流II段時間定值：“0.9S”動作要求。

由裝置故障時錄波采樣可知，跳閘出口后故障電流仍存在，35kV故障線保護裝置報跳閘失敗。

35kV故障線保護裝置報控回斷線，現場檢查操作電源空開已跳閘。

#2主變中后備保護動作分析

通過后臺報文及錄波分析可知：

#2主變中后備保護復壓過流I段1時限動作閉鎖35kV備自投。#2主變中后備保護復壓過流I段2時限動作跳#2變中302開關；由裝置故障時錄波采樣可知A相電流為6.5A、B相電流為6.5A、C相電流為3.1A，相間電壓Uab為25V、相間電壓Ubc為33V、相間電壓Uca為56V，變中 302開關分位切斷故障電流。

3.2 拒動原因分析

檢查人員現場打開機構箱聞到一股濃烈的燒焦氣味，發現分閘線圈嚴重燒毀，有燒焦熔狀物從分閘線圈底部滲出，現場對燒毀的分閘線圈進行電阻測量為1.1Ω，表明線圈內部已經短路。開關處于合閘位置，現場進行就地手動斷開該開關，合閘彈簧儲能正常，傳動連桿無變形損壞，開關本體極柱無破損、無放電痕跡，全面檢查開關機構及本體的各部件，未發現其他異常。對開關機構進行多次手動分合閘操作，開關本體能正常分合閘到位，開關操作機構分合閘動作順暢，無卡澀現象，開關儲能彈簧可以正常儲能，儲能過程中電機無異響。初步判斷為分閘線圈燒毀。

更換線圈后，開關的動作電壓、機械特性正常，符合廠家要求值，因此可以排除是由機構卡澀造成開關分閘不成功。

拆開分閘線圈金屬外殼，分閘線圈外絕緣紙已燒毀，呈深棕黑色（見圖3），內部導線與絕緣漆已經燒熔并發出刺鼻氣味。

解剖燒損的分閘線圈，解開表面包裹絕緣繃帶，露出線圈部分，線圈高70mm，匝數4500，線徑約0.31mm，線圈排列不齊整，繞組松散凌亂，漆包線表面已經發黑融化，絕緣漆已整體破損。

通過測量線圈直阻只有1.1Ω，證明內部存在匝間短路，在保護發出跳閘指令后，判斷為當開關接到分閘指令后，分閘線圈通電，但因線圈匝間在絕緣薄弱點，通電后形成匝間短路，線圈匝數變少，鐵芯勵磁不足，無法產生足夠的電磁力，未能使分閘脫口機構動作，開關分閘不成功，同時線圈持續通電過熱，加速匝間絕緣老化，引起線圈嚴重燒損，最終無法跳閘。

3.3線圈燒損原因分析

3.3.1直接原因

35kV故障線312開關的分閘線圈內部絕緣不良，在運行過程中發生匝間短路，造成線圈受熱過高導致內部漆包線熔融，分閘脫口機構無法正常動作，在線路有故障時無法及時動作跳閘。35kV故障線開關分閘線圈內部受熱熔融老化，原因是存在絕緣薄弱點，在線路故障發出保護發出跳閘指令，開關分閘線圈通電后動作。但因線圈內部存在匝間短路，線圈匝數減少，鐵芯勵磁不足，電磁力無法使脫口機構動作。因此，開關無法在第一時間動作跳閘，引起上級保護跳閘，斷開故障點。因此，35kV故障線開關分閘線圈內部絕緣不良，存在匝間短路是本次事件的直接原因。

3.3.2間接原因

35kV故障線開關分閘線圈制造工藝差，解剖同廠家、同型號開關線圈。線圈排列不齊整、線圈繞制松散，漆包線匝與匝之間沒有黏結劑（一般浸漬固黏漆用于線圈固型），線圈固定不牢，力學性能差。線圈受到脈沖電壓時在電動力的作用下線圈匝與匝之間、層與層之前會產生位移，位移擴大進一步引起振動、摩擦，線圈表面的絕緣漆開裂、破損，從而加速絕緣老化。

目前開關分合閘線圈缺乏相關技術標準，大部分開關廠家采用的線圈均為外購產品，在缺乏技術標準約束的情況下，各廠家生產的線圈質量參差不齊。經濟效益的驅動下開關廠家往往傾向于采購價格低的線圈，導致開關線圈質量無法提高。

4 防范措施

對斷路器的分合閘線圈，針對性的開展線圈脈沖測試、線圈直流電阻及絕緣電阻測試、動作電壓試驗，對存在異常的線圈立即開展更換。做好備品備件購置工作，完善備品備件配置。

5 結語

本文通過一起35kV開關拒動的故障，深入分析其拒動的詳細情況，得出分閘線圈燒毀為拒動的主要原因，更進一步了解了導致分閘線圈燒毀的主要原因。

參考文獻：

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作者簡介：

莫純侶 男 漢族 廣東陽江華南理工大學自動化專業本科畢業，助理工程師 研究方向：電力系統分析與應用；

田燕飛 廣東工業大學電氣工程專業碩士研究生畢業， 500kV蝶嶺變電站值班員。