110 kV斷路器遠控分閘開關(guān)拒動跳閘線圈燒毀故障原因分析與處理防范

陳鐵軍

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，廣東河源517000）

1 事故概述

某電廠值班人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其在中控室內(nèi)對電站內(nèi)一110 kV開關(guān)執(zhí)行分閘操作時，后臺反饋控制回路斷線情況。此時，主變保護動作光字亮紅，沒有保護動作開出。而主變保護屏上顯示該110 kV斷路器跳閘燈亮，但實際該斷路器未斷開。值班人員隨即趕往現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)該實地分閘線圈有燒焦痕跡。

2 事故原因分析

實際造成斷路器拒動的原因主要有兩個方面，即機械故障以及電氣故障。一旦本級斷路器發(fā)生故障，未能按照要求及時斷開線路，勢必造成越級跳閘，繼而使得變配電部分整個母線失壓，造成大面積停電事故。機械故障主要包括開關(guān)動作機構(gòu)動力不足、開關(guān)自身存在設(shè)計缺陷等，而電氣故障則可能為二次設(shè)備接點融化、輔助觸點動作失靈等。檢修人員對現(xiàn)場斷路器開關(guān)機構(gòu)性能及外觀等進行詳細排查，發(fā)現(xiàn)實際操作機構(gòu)存在一定卡滯情況，隨后對其拐臂機構(gòu)進行清理，其他未見任何機械異常。對于電氣部分進行排查，也未見任何控制回路以及微機綜保故障情況，因此著重對跳閘線圈燒毀原因進行分析。圖1所示為該110 kV斷路器控制回路原理圖。

實際在運行過程中由于斷路器屬于瞬間工作狀態(tài)，因此相關(guān)跳合閘線圈的設(shè)計也往往都是按照短時間工作狀態(tài)進行的。而實際上如若分合閘線圈長時間帶電，極有可能造成線圈燒毀。在正常情況下，當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時，其輔助常開觸點QF閉合。開關(guān)跳閘控制回路有+KM→HWJ（斷路器合閘位置監(jiān)視繼電器）→YJJ（斷路器異常閉鎖觸點）→QF→TQ，此時跳閘回路處于正常工作狀態(tài)，而合閘指示燈XD1處于常亮狀態(tài)。

圖1 該電站110 kV斷路器控制原理圖

此時現(xiàn)場檢修人員對跳閘線圈進行更換，指示燈以及初步的跳閘回路控制均顯示正常，而在對開關(guān)機構(gòu)進行特性實驗時，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示跳合閘時間數(shù)據(jù)不符合相關(guān)要求。因此對于此次跳閘線圈燒毀原因分析，確定跳閘回路是否正常是需要解決的難題。對斷路器輔助接點動作可靠性以及靈敏性等方面進行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實際現(xiàn)場位于輔助觸點正上方為操作機構(gòu)箱，其內(nèi)部各個鏈條的傳動以及機構(gòu)潤滑等填充了大量的潤滑油脂，而一些潤滑油恰好滴落至該QF輔助開關(guān)內(nèi)，進而引起觸點接觸不良，觸點部分甚至已經(jīng)出現(xiàn)黏合情況。對接觸點電阻進行測量，結(jié)果遠高于合理值。這也使得分閘控制回路輔助觸點直流電阻明顯增加，而跳閘回路線圈電流則大大降低，使得跳閘線圈長時間帶電運行難以正常切斷，導(dǎo)致線圈燒毀。除此之外，斷路器分合閘操作機構(gòu)閂板由于油脂較大的黏性而發(fā)生卡澀，分合閘線圈閥桿難以快速有效頂開閂板，加上傳動機構(gòu)潤滑油脂滴落使得輔助觸點接觸不良，且存在些微黏化情況，長時間帶電使得該輔助觸點難以有效快速切斷，最終導(dǎo)致線圈燒毀。

基于斷路器跳閘回路，當(dāng)其處于正常工況下時，測得HWJ電阻值為2 kΩ，而跳閘線圈電阻值為200 Ω，QF輔助觸點電阻值為0，此時當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時分壓在分閘線圈上的電壓為20 V，電動操作時，保護動作出口跳閘時全部220 V電壓加載至跳閘線圈，繼而使得其可以快速動作斷開。而更換新的分閘線圈后，斷路器處于合閘狀態(tài)時，HWJ電阻值為2 kΩ，QF輔助觸點測得為16Ω，因此實際分?jǐn)傇赥Q線圈上的電壓為19V，相較于正常工作狀態(tài)下僅下降1 V，因此影響不大。而當(dāng)電動操作時，由于斷路器輔助觸點接觸電阻為16 Ω，因此加載在跳閘線圈TQ兩端的電壓為203 V左右，相較于正常情況下的220 V下降了近17 V。由此可見，由于分閘控制回路斷路器輔助觸點電阻增加，使得最終加載在跳閘斷路器兩端的電壓大大降低，致使整個跳閘線圈長時間帶電以及線圈分?jǐn)嘈Ч焕硐?，最終造成線圈大量發(fā)熱燒毀。當(dāng)執(zhí)行電動分閘時，控制回路QF輔助觸點接觸電阻值明顯增加，線圈兩端電壓降低，電動力供應(yīng)不足，使得開關(guān)分閘及合閘數(shù)據(jù)難以達到要求值。檢修人員對該斷路器輔助觸點進行打磨及清理處理后，該輔助觸點動作靈敏性恢復(fù)，測得其電阻值滿足要求。投電試運行后測得輔助觸點QF兩端的壓降為0，而跳閘線圈壓降為20 V，跳閘回路恢復(fù)正常運行?，F(xiàn)場對跳閘及合閘時間進行測試，均滿足要求。各項測試結(jié)果如下：

分閘測試結(jié)果：A相34.68 ms；B相34.49 ms；C相35.24 ms；分閘不同期0.81 ms。

合閘測試結(jié)果：A相79.81 ms；B相78.49 ms；C相79.28 ms；分閘不同期1.26 ms。

分合閘測試合格后，將斷路器投入試運行，沒有出現(xiàn)任何異常。綜上所述，由于現(xiàn)場設(shè)計上的缺陷，110 kV斷路器被迫停電。因此對其跳閘線圈進行更換、輔助觸點進行清理，并在其上方設(shè)置一擋油板，以避免上方傳動機構(gòu)潤滑油滴入輔助開關(guān)觸點內(nèi)，造成接觸不良。現(xiàn)場處理后投入運行，未再出現(xiàn)任何異常，線圈燒毀隱患得以排除。

3 防范措施探討

針對此類110 kV斷路器設(shè)計上的不足，在后續(xù)相關(guān)開關(guān)檢修期間，應(yīng)當(dāng)針對輔助開關(guān)進行詳細排查，對于存在隱患的開關(guān)應(yīng)當(dāng)及時進行更換，并在上方搭建一擋油板，從而避免由于輔助開關(guān)上方傳動機構(gòu)潤滑油滴入輔助開關(guān)內(nèi)造成其接觸不良。其次應(yīng)當(dāng)對該輔助開關(guān)進行必要清理，確保其接觸可靠，動作靈活到位。由于110 kV斷路器傳動部分潤滑油脂隨著溫度變化黏性也會發(fā)生變化，繼而使得傳動部分靈敏度降低，在對開關(guān)機構(gòu)進行檢修時應(yīng)當(dāng)著重對該部分進行清理，并重新涂抹新的潤滑油脂。此外，對于開關(guān)的跳合閘閂板、傳動機構(gòu)機械拐臂活動部分也應(yīng)當(dāng)進行必要的去油污處理，并添加專用潤滑油脂，提高機械工作的穩(wěn)定性，同時避免由于機械拒動而造成線圈燒毀情況發(fā)生。

4 結(jié)語

斷路器在整個電力系統(tǒng)中作用極為重要，但同時也是出現(xiàn)問題最多的設(shè)備之一，機械、電氣故障等均有可能造成斷路器拒動事故發(fā)生，而分合閘線圈燒毀是造成斷路器拒動的主要原因之一。此次案例中由于斷路器傳動機構(gòu)油脂造成斷路器輔助觸點工作異常，輔助觸點動作靈敏度以及接觸電阻性能均明顯下降，使得斷路器長期處于欠壓帶電工作狀態(tài)，而實際中大多數(shù)斷路器線圈只具備短時工作效力，長時間帶電運行將致使其線圈大量發(fā)熱，最終燒毀線圈。對斷路器進行必要的清理、配件更換以及防油污處理后，設(shè)備工況滿足工作要求，投入運行后并無其他事故發(fā)生，問題得以解決。因此，在設(shè)計環(huán)節(jié)相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)就該情況進行設(shè)計優(yōu)化，避免此類問題發(fā)生。而對于檢修人員，在檢修期間應(yīng)對傳動機構(gòu)可靠性以及觸點接觸靈敏度進行檢測，采取有效措施排除潛在隱患，確保設(shè)備正?？煽窟\行。