開關柜斷路器拒動原因與分合閘線圈故障分析

歐龍生

（廣東電網有限責任公司河源供電局，廣東河源517000）

0 引言

當前，國內高壓開關柜生產廠家較多，且產品樣式也各有不同，其中以金屬鎧裝封閉式開關柜最為常見。斷路器是開關柜主要設備，而斷路器拒動則主要發生于開關分合閘操作及繼電保護設備發出動作信號的情況下，此時斷路器拒動，就不能及時有效切斷或合閘線路。大致可以將拒動原因分為電氣故障與機械故障兩種。

1 機械故障原因與應對措施分析

對于配電室而言其往往集中了大量高壓設備，而室內空間有限，這也使得作業人員操作時往往與設備相距較近。為了避免誤操作以及合閘不到位等情況發生，近些年“五防”措施應用越來越廣泛。大量的五防措施在有效規避不合理操作的同時，也增加了大量故障隱患。

1.1 斷路器拒分合閘

究其原因，主要為分合閘頂桿未能與分合閘擋板充分接觸或分閘擋板和連桿之間出現松動，繼而造成相關分合閘操作未能及時響應。針對此類情況，可通過對頂桿長度及合閘擋板角度進行調整來避免。

1.2 斷路器儲能后自動合閘與手車不到位

前者主要是因為斷路器機構內部儲能半月板在合閘半軸卡的位置較淺，另有一些甚至是未能有效卡住，繼而造成設備儲能完畢后直接自動合閘；其次也有可能為合閘頂桿卡死，繼而使得設備始終處于要合閘狀態，一旦設備完成儲能則立即進行合閘操作。通常對于此類問題可以基于以下措施進行規避，即更換新的合閘頂桿、對合閘半軸角度進行適當調增，使得半軸卡角度減小，并確保儲能半月板卡可以牢牢與半軸接觸。而手車推送不到位，則需相關作業人員在搖手車時務必按照相關操作規范進行，通常使得手車低端兩把手正確到位、把手兩端均準確卡入位即可。

2 電氣故障原因與應對措施分析

2.1 分合閘線圈故障

分閘回路輔助開關觸點使用不當。對于分閘動作回路通常設有一延時閉合觸點，其目的主要是確保斷路器在執行合閘操作時如若出現短路則可以有充足時間實現脫扣。而實際中當斷路器合閘時間遠短于分閘時間，斷路器未及時有效脫扣時已經合閘到位。該情況下，分閘控制回路延時觸點將失去其意義。開關機構故障也有可能造成分合閘線圈損毀。斷路器滅弧室內導電桿導向板損毀，繼而造成電桿與原本運動軌跡發生偏離，當需要執行合閘操作時，導電桿無法正常運行，在反作用力作用下，線圈鐵芯過載，長時間過載最終將造成線圈燒毀。

2.2 分閘電磁鐵與合閘接觸器故障

分閘線圈松動使得斷路器在執行分閘操作時鐵芯移位，造成鐵芯卡澀情況，增加了線圈燒毀隱患；其次移位線圈的鐵芯其動作行程相對較小，因此當分閘回路通電時，鐵芯難以將脫扣機構頂開，繼而使得分閘線圈長時間帶電運行，基于大電流影響最終燒毀線圈。而合閘過程亦然如此，合閘操作往往通過接觸器動作于合閘線圈，繼而使斷路器合閘。而一旦接觸器發生故障，未能及時斷開，則會使得合閘線圈長時間帶電運行，最終造成線圈燒壞。

2.3 避免線圈燒毀措施分析

可以用一普通常開觸點代替分閘回路延時閉合觸點，并對輔助觸點以及開關拐臂等部位螺絲、分合閘線圈固定情況等進行周期性排查，確保其工況良好。對于分合閘線圈鐵芯也應進行及時檢查，確保鐵芯不存在卡澀情況。最后，應當對開關四連桿機構進行合理調節，對開關自由脫扣動作是否合理、低壓動作實驗是否達到要求等進行仔細排查。

3 案例分析

3.1 故障概述與原因分析

雷雨天氣，某變電站值班人員發現開關柜10 kV線路出現重合閘失敗，而微機綜保面板則顯示正常。設備重合閘后開關未有合上，隨后基于遙控依舊合閘失敗。檢修人員依據二次側圖紙對現場進行勘察。圖1所示為該開關柜保護原理圖。

圖1 開關柜保護原理圖

檢修人員通過查看現場微機綜保歷史數據，得知由于遭到雷擊，斷路器瞬間動作跳閘，隨后重合閘機構啟動，微機綜保發出重合閘指令，而此時斷路器未有合閘，值班人員發現后用手動遙控合閘形式也無法合上斷路器。因此檢修人員斷定，整個開關柜某一機構出現問題，繼而使得合閘線圈燒毀，致使斷路器喪失合閘能力，即便是人工遙控合閘依然無法實現合閘效果。通過排查發現微機綜保OUT出口已經燒毀，驗證了檢修人員猜想。微機綜保OUT出口其線路分斷能力有限，可以在1 A電流情況下達到較好的分斷效果，而實際現場由于機構故障致使合閘電流未有及時分斷，因此當下OUT出口實際切斷的為一個遠大于1 A的電流，遠超出觸點的開斷能力，當執行開斷時，大電流形成電弧最終燒壞該出口，使得觸點始終粘連在一起。

3.2 應對措施分析

針對微機綜保OUT出口分斷能力有限，可通過適當延長脈沖返回時間的方式進行彌補。適當延長觸點返回時間，能很好地規避分合閘脈沖在遇到故障時返回瞬間大電流的情況。

圖2所示為遙控回路邏輯，如圖所示，原本該線路設計接點返回時間約為25個周期，時間約為0.5 s，而如若將該值增加值2 000個周期，則相應的返回時間也會增加，從而可有效避開大電流對觸點的影響，降低觸點燒壞概率，確保設備工況滿足要求。

圖2 遙控回路邏輯圖

而對于斷路器分合閘線圈燒毀現象，則可采取以下兩方面措施：首先，應提高日常對于整個機械機構潤滑以及清理工作的力度，從而降低機構發生卡澀的概率；其次，可以將具備較大容量的重載元件搭載于分合閘回路上，這樣一旦斷路器機構發生卡澀等情況，可以基于該元件立即對大電流進行切斷，從而確保對重合閘接點以及分合閘線圈的保護。對于重合閘出口觸點燒毀問題，則可通過對微機綜保合閘失靈時間進行整定，從而起到保護觸點的效果。將該合閘失靈時間關閉，則即便機構發生卡澀拒動，相關接點依舊不會自動返回切斷大電流燒壞接點，從而起到對接點的保護作用。

4 結語

高壓斷路器設備的可靠運行對于保障整個電力系統的安全性以及穩定性意義重大。一旦發生斷路器拒動情況，勢必帶來一系列安全隱患。此外，也有可能造成上一級斷路器的分斷，繼而擴大事故影響范圍，對當地正常生產生活等造成嚴重負面影響。此次就機械故障與電氣故障兩方面，對造成開關柜斷路器拒動的原因進行分析。通過具體案例，詳細闡述了斷路器重合閘失敗原因，就微機綜保相關參數設置以及加強日常機械檢修排查力度等方面，提出了相關改善措施。未來隨著人們生活水平不斷提高，對于供電質量的要求勢必也會越來越高。因此，相關工作人員應當通過不斷學習與自我提高，掌握有效事故應對措施，繼而及時發現問題、解決問題，確保供電質量。