一起柱上真空斷路器拒動故障分析

章學兵，梁亞明，夏 震，駱國防，廖 巍

(1. 國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799； 2. 國網上海市電力公司電力科學研究院，上海 200437)

作為提升配網安全性的關鍵部件，柱上斷路器廣泛應用于配網分段、聯絡及支線中，對提升供電可靠性具有重要作用[1]。柱上斷路器的主要用途有兩個方面：一是根據運行需要，實現負荷轉移；二是在配網發生故障的情況下，快速準確地隔離故障點，縮小停電范圍。柱上斷路器在其壽命周期內的操作次數是有限的，隨著環境的改變及使用年限的增加，動靜觸頭燒蝕嚴重、操作機構卡澀、彈簧疲勞及控制器失靈等故障逐漸增多，嚴重影響柱上斷路器分合閘的可靠性[2]。

本文通對一起柱上真空斷路器拒合閘故障進行分析，發現某廠家生產的柱上斷路器在安裝工藝方面存在缺陷，通過采取改進措施及時避免同類故障的再次發生。本文可為同類設備拒分、合閘故障分析提供參考。

1 柱上斷路器常見故障

為快速、準確地查找故障原因，需要深入了解柱上斷路器發生故障的類型，有針對性地對故障原理進行分析、研究，提升柱上斷路器故障診斷能力。城市配網中柱上斷路器常見故障有拒動、誤動、卡澀及斷裂4種，故障發生原因如匯總表1所示。

2 柱上真空斷路器結構

柱上斷路器按滅弧介質主要分為油斷路器、真空斷路器及SF6斷路器。油斷路器主要應用在早期，隨著科技的進步，從國外引進、消化并自主研發出真空斷路器及SF6斷路器。真空斷路器主要應用于電壓較低的線路上，SF6斷路器主要應用于中高壓線路上。

表1 配網柱上斷路器常見故障及原因

本文分析的拒動故障柱上斷路器為戶外高壓交流柱上永磁真空斷路器，型號為ZW32-12FG/M630-20，如圖1所示。斷路器主體為三相支柱式結構，永磁操動機構與滅弧室良好配合，電流互感器外置，端子出線，外側選配隔離裝置，坐式安裝結構。同時根據運行需要配置保護電流互感器、零序電流互感器、電壓互感器及無線遙控器，作為控制器的模擬量測量裝置，實現線路保護、監測、控制和遠程操作[3]。

圖1 故障柱上斷路器

隔離開關主要起到指示和保護作用，給作業人員制造一個明顯的斷開點。滅弧室主要起到滅弧作用，是最重要的組成部分。互感器是斷路器的關鍵部件，其作用是將電磁能轉化為動能，執行斷路器控制信號，控制器與斷路器主體形成操動運作的結構。斷路器和控制器采用多芯通信電纜連接輔助開關，起到安全和指示作用。

3 故障分析

2022年2月15日，某配網發生一起柱上斷路器故障，柱上斷路器儲能機構不能進行儲能操作，無法實現分、合閘。該斷路器于2020年12月投運，在運時間14個月。

第一步：對更換下來的柱上斷路器進行故障分析。根據柱上斷路器的故障描述判定斷路器發生拒動故障，根據表1常見原因進行逐項排除，得出初步結論：觸點接觸不良引起斷路器拒動。

第二步：對二次設備進一步排查，發現柱上開關在與控制器配合時，電動不能操作，無法進行電動分、合測試，手動分、合正常。

第三步：檢查控制器時未檢測到分、合位輔助位置信號。控制器如檢測不到輔助位置信號，會默認柱上設備不具備分合操作的條件，進而導致控制器不能控制柱上設備分合。

第四步：檢查分、合位信號輔助點時發現，分閘信號回路輔助開關接線插件接觸不良，線鼻在壓接過程中線束位置前移，緊固位置壓在二次線絕緣層上，導致與線鼻沒有可靠接觸，柱上開關在運輸、安裝及運行過程中受震動導致導體與線鼻分開，造成分閘信號回路接觸不良，控制器無法采集分閘信號，造成電動不能合閘。二次線壓接不良如圖2所示。分、合位信號輔助點如圖3所示。

圖2 二次線壓接不良

圖3 分、合位信號輔助點

圖4 26芯航空插頭接線示意圖

斷路器主體與控制器采用26芯CZ航空插頭連接，26芯航空插頭的第19、20、21位為輔助回路遙信端子，如圖4所示。斷路器在出廠試驗及到現場試驗時未發生控制器無法采集分、合閘信號問題；為此，柱上斷路器運行中發生拒動故障的原因是運行過程中頻繁操作的震動，造成JX-5端子接觸不良，導致遙信公共端點信號傳輸不正常，控制器無法接收遙信公共端點信號，從而引發斷路器儲能機構拒動故障。

4 故障分析結論

本次戶外高壓交流柱上永磁真空斷路器儲能機構故障的原因是分、合閘信號回路輔助開關接線插件壓接不良，在運行中受到震動，造成JX-5端子接觸不良，導致控制器無法接收遙信公共端點信號，引發柱上斷路器儲能機構拒動故障。

5 改進措施

設備制造階段采用線束自動加工，避免人為因素控制不良引起的零部件質量問題。

設備安裝階段對生產現場手動壓接的產品實施壓接質量專項復核，防止類似質量問題的再發生。

6 結語

柱上斷路器具有集成度高、結構輕巧、燃弧時間短、安全無污染、使用壽命長等優點，廣泛應用于城市配網中，加速了配網升級改造，提升了供電可靠性。本文通過一起柱上真空斷路器拒動故障案例，介紹了斷路器故障排查的基本流程，找到了故障發生的根本原因，并有針對性地提出了改進措施，為強化斷路器入網質量提供了重要支撐，同時也可為柱上真空斷路器故障診斷提供參考和借鑒。