LWG9-252型斷路器液壓彈簧機構儲能故障分析

陶志東 趙軍 嚴廣 郭杰

摘要：本文對某變電站LWG9-252型斷路器操作機構儲能電機燒損原因進行細致的分析，特別是對儲能電機保護回路、控制回路、電源回路進行細致分析，對斷路器操作方法和儲能電機控制回路提出改進措施，并對儲能電機運行維護提出建議。

關鍵詞：斷路器;彈簧機構;儲能

一、故障基本情況

某日，某變電站運維人員在巡視檢查設備狀態時發現某間隔斷路器存在“油壓低告警”、“電機過流過時告警”、“壓力降低禁止重合閘”等異常信號，隨后對斷路器儲能機構進行檢查，手動復歸斷路器匯控箱信號，信號無法復歸，并發現C相彈簧位置與另外兩相不一致，未儲能到位，打開機構箱后柜門檢查發現電機已經燒毀。

此型號斷路器是西安西開高壓電氣股份有限公司生產的LWG9-252型斷路器，操作機構為CYA3-Ⅱ型液壓彈簧機構。

二、斷路器儲能過程簡介

當油壓壓力降低到一定值時，限位開關33hb閉合，接觸器88M線圈得電，電機回路中88M接觸器的觸點閉合，電機開始工作對斷路器打壓;同時啟動時間繼電器48T開始計時。正常情況下，在時間未達到時間繼電器設定的打壓延時時間，斷路器壓力即達到正常值，33hb斷開控制回路，電機停止運轉，打壓結束。

斷路器發生“電機過流過時”告警，是由輔助繼電器49MX動作接通報警信號回路所致，以下兩種情況導致“電機過流過時”告警：

（1）儲能機構故障使壓力無法達到額定值，或行程開關33hb故障使其常閉觸點無法斷開，時間繼電器48T得電30s（整定值）后，常開觸點（67，68）閉合，輔助繼電器49MX得電動作，常開觸點（13，14）閉合自保持，常閉觸點（31，32）斷開儲能接觸器88MA電源，可防止電機因長時間加壓而燒毀。

（2）電機碳刷接觸不良、卡澀或打壓時間過久，導致電機電流過大，熱繼電器49M動作，常閉觸點（97、98）閉合輔助繼電器49MX控制回路，49MX得電斷開儲能接觸器88MA電源，可防止電機因電流過大而燒毀。

三、故障原因分析

儲能電機燒毀主要是由于電流過大或頻繁運行熱量來不及散發引起。

因現場出現“電機運轉過流過時”信號，可判定電機保護回路處于接通狀態，通過輔助繼電器49MX的常閉觸點（31-32）斷開電機控制回路，強制打壓結束。

為驗證上述分析的正確性，現場用萬用表測量電機保護回路，發現時間繼電器68號端子（時間繼電器延時觸點下端口）帶電，與正常相異常，與分析一致。

為判定是時間繼電器延時觸點（67-68）閉合，還是熱偶49M的觸點（97-98）閉合導致電機保護回路導通，現場分別進行信號復歸（按下復歸按鈕RESET）和熱偶復歸后，發現經過長達12分鐘時間（正常情況下時間繼電器整定時間為150s左右）后，發“電機過流過時”報警信號，因此排除熱偶作用導致的回路接通，應該是時間繼電器存在故障，導致延時觸點未按設定時間閉合。通過電機控制回路圖可以看出，電機持續打壓、時間繼電器持續計時應是電機控制回路一直處于接通狀態導致，結合現場檢查發現C相儲能未到位，判定是因為斷路器壓力低，致使壓力斷路器33hb一直處于閉合狀態，從而使得電機控制回路處于導通狀態，最后只能通過時間繼電器48T，啟動輔助繼電器49MX來強制斷開電機控制回路，終止打壓狀態。

再次對現場檢查發現，與正常相相比，C相彈簧機構的限位開關處于非正常位置，未能將滾輪頂至正確位置，如下圖所示。限位開關因未達到正常位置，無法斷開，使得控制回路一直導通。由此可知，現場情況與分析一致。

因此，可以判定故障原因為限位開關處于非正常位置，使得電機控制回路處于閉合狀態，導致打壓電機一直處于工作狀態，同時打壓時間繼電器故障，未能在設定的延時后斷開打壓回路，而是在12分鐘后才切斷打壓回路，同時后臺報打壓過流過時信號。

綜合后臺信號報文和現場初始檢查狀態來看，后臺所發的過流過時信號并不是通過已故障的時間繼電器延時發出，而是電機過流所致，電機在分閘后短時已損壞。一是從后臺報文不難看出，斷路器分閘后20秒即發出過流過時信號，從損壞的時間繼電器校驗結果來看，時間并沒有達到，且現場檢查時電機回路的熱偶是在動作狀態。二是現場異常的C相的儲能彈簧位置并沒有到位，因為斷路器在全壓狀態下分閘一次后打至全壓正常需25秒，當打壓到20秒時，電機由于過流燒毀致使斷路器未完全儲能。

現場檢查時，發現儲能電機線圈燒黑，為確定電機是否還能運行，現場通過按壓接觸器，直接接通88MC后發現電機未打壓，確認電機燒毀。在電機已燒毀的情況下，電機保護回路由于49MX繼電器持續自保持，信號一直常發。停電期間未去復歸信號，導致未能及時發現時間繼電器的異常。考慮到電機的負載特性，初步推斷造成電機燒毀的原因可能是：1.電機本身的絕緣問題，如電機進水;2.電機前面的接觸器吸合不良，頻繁抖動，電機回路處于頻繁得電失電狀態，高頻暫態過電壓致使電機絕緣擊穿燒毀。

四、故障處理過程

結合電機燒毀及儲能時間繼電器故障情況，更換斷路器C相電機及儲能時間繼電器，并對儲能時間繼電器進行重新整定，并驗證時間繼電器。

更換電機過程中檢查發現燒毀電機轉子換向器表面存在多處燒蝕痕跡。更換電機及儲能時間繼電器后，多次分合斷路器及手動泄壓進行觀察，斷路器C相電機儲能正常，電機運轉正常，時間繼電器能正確時間切斷儲能回路，故障情況消除。

五、現場運維檢修注意事項

1、建議更換同型號斷路器電機壓緊彈片、電機碳刷及時間繼電器，對電機轉子換向器表面同心度和光潔度進行檢查，確保斷路器儲能回路工作正常。

2、定期對斷路器機構的控制回路、液壓油位、電機碳刷等進行維護檢查;倒閘操作前后，均應對現場的斷路器油壓、SF6壓力進行檢查，由于220kV斷路器無油壓表，可通過機構箱內彈簧的儲能位置是否到位來判斷。

3、對后臺出現的異常信號要及時進行分析和現場必要的檢查，確保能及時發現設備出現的不良工況，使設備及時得到消缺，也便于后期開展故障原因分析。

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