淺析35kV高壓開(kāi)關(guān)柜儲(chǔ)能回路設(shè)備燒毀的原因

唐瑞兵

摘要：35kV高壓開(kāi)關(guān)柜是電力系統(tǒng)中非常重要電氣設(shè)備，運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性有著重大影響，其能否正常工作關(guān)系到電網(wǎng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。高壓開(kāi)關(guān)柜一旦故障，導(dǎo)至設(shè)備損壞，供電負(fù)荷損失，而且還有可能危脅變電站運(yùn)行操作人員的人身安全。因此本文從我工作中的檢修實(shí)例，來(lái)淺析35kV拱星變電站35kV高壓開(kāi)關(guān)柜儲(chǔ)能回路設(shè)備損壞原因。

關(guān)鍵詞：35kV高壓開(kāi)關(guān)柜;彈簧機(jī)構(gòu);儲(chǔ)能電機(jī);中間繼電器

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力行業(yè)得以快速發(fā)展起來(lái)，輸電、變電和配電電力系統(tǒng)為人們提供安全、高質(zhì)量的電能供應(yīng)。35kV拱星變電站承擔(dān)拱星工業(yè)園區(qū)供電的，該變電站是無(wú)人值守變電站，采用單母線不分段接線方式。開(kāi)關(guān)柜采用四川電器開(kāi)關(guān)廠生產(chǎn)的ZN23-35/25型真空斷路器，額定操作電壓-220V，彈簧機(jī)構(gòu)采用CT19BⅠ型。35kV高壓開(kāi)關(guān)柜斷路器在近5年的運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)儲(chǔ)能控制回路設(shè)備故障，故障現(xiàn)象1：中間繼電器，故障現(xiàn)象2：儲(chǔ)能電機(jī)燒壞。運(yùn)維檢修人員分析為是設(shè)備質(zhì)量的原因，就頻繁地更換故障設(shè)備。設(shè)備的維護(hù)大，檢修周期短。這不僅威脅變電站區(qū)域電網(wǎng)的安全運(yùn)行，更重要的是在緊急合閘送電而不能自動(dòng)儲(chǔ)能，需手動(dòng)儲(chǔ)能時(shí)可能威及設(shè)備操作人員的人身安全。

1事故原因調(diào)查：

35kV拱星變電站所屬四臺(tái)35kV開(kāi)關(guān)柜自投運(yùn)生產(chǎn)。在運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)儲(chǔ)能電機(jī)燒壞或儲(chǔ)能二次回路的中間繼電器燒壞 。該儲(chǔ)能二次控制回路的儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)是CT10A彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，型號(hào)HDZ-2600 5A? 、額定電壓AC220V/DC220V、 電機(jī)功率600W 、 額定電流5A ;中間繼電器型號(hào)JZ15D-44Z、 額定電壓DC220V 、4對(duì)常開(kāi)4對(duì)常閉 。

對(duì)開(kāi)關(guān)柜近5年的儲(chǔ)能二次控制回路設(shè)備故障現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)：

通過(guò)對(duì)故障現(xiàn)象的次數(shù)分析，中間繼電器的故障頻率比儲(chǔ)能電機(jī)的故障頻率大得多。

2儲(chǔ)能二次控制回路設(shè)備故障原因分析：

針對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備在運(yùn)行中儲(chǔ)能二次控制回路設(shè)備故障現(xiàn)象，從以下兩個(gè)方面進(jìn)行原因分析。

2.1儲(chǔ)能電機(jī)燒壞的原因

對(duì)于儲(chǔ)能電機(jī)燒壞的原因，查閱CT10A彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)資料，它的儲(chǔ)能方式是棘輪結(jié)構(gòu)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受沖擊負(fù)荷。它可供操動(dòng)ZN23-35戶(hù)內(nèi)高壓真空斷路器之用。外觀檢查，機(jī)構(gòu)的彈簧上掛板、掛簧拐臂、儲(chǔ)能軸、儲(chǔ)能連板、驅(qū)動(dòng)棘爪、凸輪、儲(chǔ)能彈簧等轉(zhuǎn)動(dòng)部分都有潤(rùn)滑脂，無(wú)彎曲，無(wú)變形，無(wú)銹蝕現(xiàn)象。手動(dòng)對(duì)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能，機(jī)構(gòu)無(wú)卡滯，儲(chǔ)能過(guò)程正常，符合運(yùn)行技術(shù)要求，但在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)儲(chǔ)能電機(jī)的碳刷或直流線圈燒壞的故障，檢查合閘電源是245V左右（電機(jī)的正常工作電壓是85%-110%額定電壓）。從機(jī)構(gòu)機(jī)械方面分析，儲(chǔ)能電機(jī)燒壞的原因不是機(jī)構(gòu)本身造成主的要原因。

2.2中間繼電器燒壞原因

對(duì)于儲(chǔ)能二次回路的中間繼電器燒壞原因，查閱開(kāi)關(guān)柜二次控制原理圖 。彈簧的儲(chǔ)能過(guò)程是斷路器合閘后彈簧才儲(chǔ)能。彈簧未儲(chǔ)能時(shí)，S1行程開(kāi)關(guān)的常開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)，中間繼電器的線圈失電，線圈電磁鐵不動(dòng)作，中間繼電器的常閉接點(diǎn)閉合，儲(chǔ)能電機(jī)電源接通，儲(chǔ)能電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)彈簧儲(chǔ)能。同時(shí)彈簧已儲(chǔ)能后，行程開(kāi)關(guān)的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，中間繼電器的線圈帶電，線圈電磁鐵動(dòng)作，中間繼電器的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，儲(chǔ)能電機(jī)電源斷開(kāi)，儲(chǔ)能電機(jī)停止工作。從儲(chǔ)能電機(jī)完成一個(gè)循環(huán)來(lái)分析，儲(chǔ)能電機(jī)二次控制回路用中間繼電器來(lái)控制電機(jī)的啟停，利用中間繼電器的常閉接點(diǎn)來(lái)擴(kuò)大觸點(diǎn)的過(guò)電流量來(lái)提高二次回路的工作的可靠性。同時(shí)中間繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)在斷路器的控制回路，若中間繼電器故障，線圈失電常開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)，則斷路器二次控制回路斷線，就不能進(jìn)行斷路器合閘，這樣形成中間繼電器正常工作，彈簧儲(chǔ)能正常，斷路器二次控制回路正常的條件邏輯關(guān)系。

從分析控制原理接線圖和中間繼電器的技術(shù)參數(shù)，線圈額定工作電壓-220V，合閘電源是-245V左右，中間繼電器的線圈是高于線圈額定工作電壓許多長(zhǎng)時(shí)間帶電工作，一方面是中間繼電器的線圈可能燒壞的故障幾率大，另一方面是若中間繼電器故障，線圈失電常閉接點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間接觸，接通儲(chǔ)能電機(jī)回路，儲(chǔ)能電機(jī)電源斷不開(kāi)造成儲(chǔ)能電機(jī)燒壞，運(yùn)行安全不可靠。電機(jī)的控制回路接線原理缺陷和運(yùn)行電壓高是中間繼電器的線圈燒壞主要原因，控制回路設(shè)計(jì)有缺限，不合理。

3儲(chǔ)能回路設(shè)備故障處理方案及措施：

通過(guò)對(duì)故障的分析，我們知道儲(chǔ)能回路設(shè)備故障的原因，提出二個(gè)處理技術(shù)方案。

①由于CT10A彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)是最早期經(jīng)完善該進(jìn)用于35kV真空斷路器的彈簧操作機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能方式是棘輪結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為單邊鉸鏈，雖然有受力不對(duì)稱(chēng)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受沖擊負(fù)荷。但其性能符合“GB1984-89”《交流高壓斷路器》和本產(chǎn)品《技術(shù)條件》的要求， 若進(jìn)行彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)改造，技術(shù)難度大，工期長(zhǎng)，停電時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)影響較大，故不采用這樣的方案。

②在對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜二次回路原理圖進(jìn)行比較，變電站直流系統(tǒng)都有控制母線和合閘母線。 控制母線電壓一般在220V，它用于高壓柜的控制回路、儀表、綜保等設(shè)備提供穩(wěn)定的工作電源;合閘母線電壓一般在240V，用于為高壓開(kāi)關(guān)合、分閘線圈提供大功率操作能量。而35kV拱星變電站高壓開(kāi)關(guān)柜儲(chǔ)能二次控制回路的控制電源和電機(jī)啟動(dòng)電源共用了直流屏合閘母線電源，而中間繼電器額定工作電壓220V，對(duì)中間繼電器線圈施長(zhǎng)時(shí)間加過(guò)電壓會(huì)造成線圈局部短路發(fā)生熔斷，線圈斷線，會(huì)有線圈異常發(fā)熱的痕跡殘留，影響繼電器壽命。為此提出對(duì)儲(chǔ)能回路二次回路改造，因?yàn)閮?chǔ)能回路二次回路改造，技術(shù)簡(jiǎn)單，施工難度小，利用開(kāi)關(guān)年檢就能完成。

通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)柜儲(chǔ)能回路二次回路改造，儲(chǔ)能電機(jī)回路電源不變，取直流240V合閘電源，保證直流電機(jī)啟動(dòng)的技術(shù)條件。將中間繼電器線圈控制回路與電機(jī)回路分離，中間繼電器線圈控制電源取直流220V控制電壓，使線圈在額度電壓下工作。開(kāi)關(guān)柜經(jīng)過(guò)多運(yùn)行，儲(chǔ)能回路二次回路故障降低，設(shè)備運(yùn)行良好，達(dá)到改造的目的，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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