110kVGIS設備故障跳閘分析報告

王偉

一、設備信息

220kV登峰站于2016年01月18日投產，110kVGIS設備廠家為北京北開電氣股份有限公司，型號為ZF31W-126。

二、故障設備狀態

2019年05月31日02時38分調度通知運行110kV登雪I線1726開關、登雪II線1727開關跳閘，檢查設備狀態：

①110kV雪崗I線2726線路開關跳閘，線路重合閘動作合上雪崗I線2726線路開關，由于故障未消除，雪崗I線2726線路開關再次跳閘，兩側開關均保持在斷開狀態;

②110kV雪崗II線2727線路開關跳閘，線路重合閘動作合上雪崗II線2727線路開關，由故障未消除，保護再次動作，登雪II線1727線路開關未動作，線路兩側開關均保持在合閘狀態。

三、排查處理情況

檢修現場檢查登雪I線開關機構及機構內設備無異常，而登雪II線開關機構內有燒焦的味道，由于雪崗站側110kV登雪II線1727開關已經斷開，運行向調度申請由檢修手動斷開了登峰站側110kV登雪II線1727開關，并將線路轉冷備用，打開機構箱發現登雪II線分閘線圈燒焦（如圖1所示），隨即對登雪II線的分閘線圈進行更換，更換完畢后對開關進行試分合，開關分合閘均正常。

四、故障事件分析

110kV登雪I線1726雙側開關動作正常;

220kV登峰站110kV登雪II線1727開關在第一次跳開重合后，保護加速動作，開關未跳開，現場檢查發現主分線圈燒毀（副分未接入），通過檢查開關機構及線圈鐵芯，分析線圈燒毀可能原因，具體如下：

（1）主分線圈電阻不匹配，偏大

經對比其他間隔，該間隔主分線圈電阻為33.2歐（銘牌顯示），其他間隔分閘線圈及該間隔副分線圈電阻為19歐，主分線圈電阻跟合閘線圈電阻相同，猜測有可能是設備在投產安裝過程中，錯把合閘線圈裝在了主分線圈位置。開關動作時線圈動作電流電流偏小，鐵芯動作力度不夠，未將分閘脫扣板頂到位，導致開關拒動;（該間隔開關第一次能夠分閘，分閘時間約為62～77ms）

（2）分閘線圈鐵芯間隙過大

檢查發現登雪II線兩個分閘線圈鐵芯之間的間隙過大，其他間隔的機構的兩個分閘線圈鐵芯之間基本沒有間隙，而登雪II線兩個分閘線圈鐵芯的間隙大概有0.6cm，當開關分閘時，動作過程是，主分線圈鐵芯先動作撞擊副分線圈的鐵芯，使副分線圈鐵芯動作去撞擊分閘脫扣板，如果兩個線圈鐵芯間隙過大，可能存在主分線圈鐵芯傳動到副分線圈鐵芯的撞擊力度不夠，分閘脫扣板存在頂不到位的情況。

（3）主分副分線圈的布置位置不合理

主分和副分線圈以頭尾方式固定在一個平面，開關分閘時，是通過主分線圈鐵芯動作撞擊副分線圈鐵芯，然后副分線圈鐵芯再撞擊分閘脫扣板，使開關分閘，力通過傳遞會減弱，如果力度不夠，分閘脫扣板頂不到位，開關會分不開，如果將主分和副分線圈換個位置，線圈一通電，主分線圈的鐵芯直接去撞擊分閘脫扣板，避免間接的力傳導撞擊，直接撞擊力度會更強一些，對于開關分閘，其可靠性可能會更高一些。

（4）調節鐵芯行程長短的螺絲松動

將線圈鐵芯的行程長短固定在合理范圍之內，是分合閘穩定動作的重要因素，鐵芯行程過長或過短都有可能造成開關分合不動作，此次更換線圈過程中發現，調節鐵芯行程長短的螺絲松動，兩個螺絲之間有間隙，鐵芯行程長短發生變化，鐵芯對分閘脫扣板的撞擊力度會發生變化。主副分線圈鐵芯間隙有可能是因為螺絲松動，導致鐵芯間隙發生變化。

五、隱患排查

1、隱患排查工作計劃

①、全面開展不停電排查220kV登峰站110kVGIS開關機構線圈有無錯裝、鐵芯間隙有無不合理、固定螺絲有無松動等類似現象。目前已完成排查，共有兩個間隔存在類似問題：

1、分段1026開關副分線圈固定螺絲松動;

2、110kV登頭II線副分線圈電阻錯裝，電阻33歐;

②、逐個停電排查、整改220kV登峰站110kVGIS開關機構上述四個問題。

③、梳理北開ZFW31-126型GIS開關機構，進行全面開展不停電排查和停電整改工作。

④、在開關機構B修維護中，增加分合分功能測試要求，保證機構在重合閘操作邏輯順序下，機構準確動作;

⑤、針對雙線圈非同鐵芯配置的彈簧機構，在入廠監造和驗收過程中重點關注主副分線圈位置，并將此項檢查納入驗收作業指導書，完善驗收要求;

⑥、同步和GIS廠家探討機構雙線圈布置設計機械原理，是否可以優化、改進一次主副分線圈布局;

⑦、和繼保專業討論、探索110kVGIS開關設備分閘雙重化問題，是否可以接入副分回路，完善副分回路功能，保證副分回路可以正常的保護動作。

六、分析總結

本次跳閘事件因為110kV登雪II線1727開關機構拒動，避免了110kV雪崗站全站失壓事件，存在一定的運氣成分.故障原因存在兩點疑問：一是保護電壓空開跳閘;二是分閘線圈燒毀.線圈燒毀原因應排除故障機構卡澀（2016年投運設備），主要有三點原因：①分閘線圈電阻錯裝，電阻偏大;②鐵芯間隙不合格;③鐵芯固定螺絲松動.

分閘線圈錯裝（共有兩個間隔）應是新設備出廠安裝錯誤，該問題在設備見證驗收時并未發現，后續還需專項討論如何發現這種類似的隱蔽性缺陷方法和管控措施。

本次故障搶修工作存在疏忽地方：由于GIS地刀沒有引出端，故障修復無法特性試驗。但該開關分閘線圈在“分合分”重合閘操作邏輯下燒毀，機構修復后需要用特性試驗儀模擬該操作邏輯，驗證開關機構在故障重合閘操作邏輯下功能的完整性，保證修復后的機構能夠動作正常。并且在規范化B修以及設備驗收時需執行“分合分”功能性測試檢查，確保設備可靠動作。

參考文獻：

[1]王梅義.電網繼電保護應用[M].北京：中國電力出版?社，1999.

[2]李火元.電力系統繼電保護與自動裝置[M].北京：中國?電力出版社，2001.

（作者單位：深圳供電局有限公司）