VS1—12型真空斷路器合閘線圈燒毀的故障分析

【摘要】介紹了一起VS1-12型的10kV真空斷路器的合閘線圈多次燒毀的故障，經(jīng)過仔細分析，判斷其原因是斷路器底盤機械故障導(dǎo)致斷路器合閘閉鎖裝置失靈，最后從斷路器的搬運、開關(guān)柜的制造質(zhì)量、運行人員的技術(shù)培訓(xùn)等方面出發(fā)提出相應(yīng)的防范措施。

【關(guān)鍵詞】VS1-12；合閘線圈；機械閉鎖；防范措施

近年來，KYN28-12型中置式開關(guān)柜（中置柜）在變電所10kV配電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，其開關(guān)柜所配手車式真空斷路器主要由真空滅弧室、傳動機構(gòu)、操作機構(gòu)、基座及絕緣支撐部分組成。其滅弧原理是：在真空中由于氣體分子的平均自由行程很大，氣體不容易產(chǎn)生游離，真空的絕緣強度比大氣的絕緣強度要高得多，當(dāng)開關(guān)分閘時，觸頭間產(chǎn)生電弧。觸頭表面在高溫下?lián)]發(fā)出金屬蒸氣，由于觸頭設(shè)計為特殊形式，在電流通過時產(chǎn)生一磁場，電弧在此磁力的作用下沿觸頭表面切線方向快速運動，在屏蔽罩上凝結(jié)了部分金屬蒸氣，電弧在自然過零時就熄滅了，觸頭間的介質(zhì)強度又迅速恢復(fù)起來。

真空斷路器發(fā)現(xiàn)缺陷和發(fā)生事故的次數(shù)有所增加，比例雖低但問題較突出，主要表現(xiàn)為分合閘線圈燒損、真空泡破裂、漏氣機構(gòu)卡阻等方面，這就要求切實加強真空斷路器在選型、安裝、調(diào)試、運行、檢修等方面的全過程動態(tài)管理。

一、故障過程和現(xiàn)象

2013年4月7日在110kV永寧變對10 kV II段母線上的11號出線柜內(nèi)的VS1型真空斷路器計劃性檢修試驗時，推入開關(guān)柜至試驗位置后，合、分閘試驗動作均正常；推至工作位置，柜面板上指示斷路器已處于工作位置，且彈簧處于已儲能狀態(tài)，由遠方合閘操作后，斷路器未合閘，現(xiàn)場有焦糊味，狀態(tài)指示燈指示斷路器合閘回路斷線，檢查發(fā)現(xiàn)合閘線圈燒毀，現(xiàn)場檢查二次圖紙和接線，合閘回路無錯誤，且試驗位置時合、分閘操作正常，工作位置時各種狀態(tài)指示也正常，更換新合閘線圈，在斷路器工作位置就地合閘操作，合閘線圈再次燒毀。

詳細檢查二次回路接線后仍未發(fā)現(xiàn)任何錯誤，再次更換新合閘線圈，斷路器在分閘狀態(tài)下，將斷路器手車推至工作位置過程中，發(fā)現(xiàn)有些異樣的阻力，但狀態(tài)指示燈指示到達工作位置；就地合閘操作又燒毀合閘線圈。檢查該斷路器銘牌發(fā)現(xiàn)其為2001年9月生產(chǎn)的產(chǎn)品，且斷路器手車在工作位置時，由于無法觀察到手車所在的工作位置和手車機械閉鎖與底盤車的聯(lián)鎖狀態(tài)，也沒有相應(yīng)的在線監(jiān)測手段，因而當(dāng)時無法立刻對斷路器合閘線圈燒壞的原因作出正確的判斷。

上述提到的機械閉鎖指的是底盤車與斷路器之間的機械聯(lián)鎖。它的作用是：合閘狀態(tài)時手車無法推進或拉出，在推進過程中斷路器無法合閘。斷路器本體和操作機構(gòu)一體化的真空斷路器的位置狀態(tài)主要有以下兩種：

（1）工作位置，這是可移動部件在開關(guān)柜內(nèi)的一種定位狀態(tài)。在工作位置時，開關(guān)的電機儲能回路和分合閘回路等均處于接通狀態(tài)。

（2）試驗位置。這是可移動部件在開關(guān)柜內(nèi)的一種定位狀態(tài)。在試驗位置時，開關(guān)的二次控制回路接通，但主回路斷開，并且動、靜觸頭被可調(diào)金屬活門擋板隔開。

對斷路器機構(gòu)的機械部分進行認真檢查，分別檢查手車斷路器在試驗位置和工作位置的動作情況。手車斷路器在試驗位置移至工作位置過程中，由于機械閉鎖作用，斷路器不能進行手動和電動分、合閘。手車斷路器移至工作位置時，正常情況下，機械閉鎖應(yīng)可靠打開，控制回路接通，斷路器可進行正常操作，但此時卻發(fā)現(xiàn)機械閉鎖無法打開。

二、故障分析與處理

合閘回路經(jīng)過多次檢查無問題，故檢查合閘閉鎖電磁鐵是否故障導(dǎo)致合閘推桿被閉鎖時合閘而燒毀合閘線圈。

在現(xiàn)場選擇1臺同類中置柜樣柜試驗合閘閉鎖電磁鐵及其電氣回路正常，由于在現(xiàn)場合閘操作時必須關(guān)上中置柜柜門，故一直未手動合閘操作，遂試行手動合閘，但斷路器仍不動作，原來合閘推桿還被另一個機械裝置閉鎖，燒毀合閘線圈的原因為斷路器手車底盤機械故障，具體情況如下：

為防誤操作VS1型斷路器裝有2套合閘閉鎖裝置，同時解除時才可合閘，第1套即為前述檢查無問題的電氣—機械閉鎖，斷路器在試驗或工作位置時，接通電源，合閘閉鎖電磁鐵吸合，解除限位鎖對限位桿限制，從而使斷路器合閘，第2套是純機械合閘閉鎖裝置，閉鎖的是合閘推桿，它在斷路器產(chǎn)品說明書中沒有明確的描述，用戶甚至不知道它的存在。

為了進一步發(fā)現(xiàn)缺陷故障所在，將手車斷路器移至檢修平臺上，對其進行解體檢修，發(fā)現(xiàn)底盤車操作手柄與四連桿機構(gòu)連接拉桿變形（操作手柄與閉鎖連接拉桿的材質(zhì)為塑料），致使斷路器機械閉鎖失靈。斷路器室中設(shè)有小車軌道，左側(cè)軌道上，設(shè)有隔離靜觸頭盒擋簾板的機構(gòu)和小車運動導(dǎo)向裝置右側(cè)軌道上，設(shè)有接地刀閘的閉鎖擋板。手車斷路器經(jīng)長期操作后，在撞擊力作用下，導(dǎo)致手車斷路器車輪變形，進出車困難，有時會將手車斷路器卡在導(dǎo)軌內(nèi)，使兩導(dǎo)軌間的間隙進一步擴大。間隙越大，撞擊力越大，兩者之間便形成了惡性循環(huán)。斷路器手車從試驗位置進入工作位置的過程中，底盤車聯(lián)鎖處于傾斜位置，通過四連桿裝置的傳遞，機械閉鎖導(dǎo)桿始終處于最高位置。斷路器的聯(lián)鎖裝置處于閉鎖狀態(tài)，斷路器不能進行合閘操作。

因此可分析得出導(dǎo)致純機械閉鎖裝置故障的原因是此臺斷路器底盤車內(nèi)的絲杠變形，不能準(zhǔn)確地帶動機械閉鎖裝置動作，現(xiàn)場開關(guān)柜中推入推出時異樣阻力是其變形反映，事后得知此臺斷路器曾受到過意外沖擊，因其外部無明顯損傷而未引起重視，且在開關(guān)柜中推入，推出有異樣阻力時未及時分析處理，可能也加劇了機械變形，拆下手車底盤，矯正好變形的絲杠并重新安裝后，試驗一切正常。

三、結(jié)語

為了更好的保障VS1-12型的10kV真空斷路器安全穩(wěn)定運行，減少缺陷的發(fā)生概率，從斷路器的搬運、開關(guān)柜的制造質(zhì)量、運行人員的技術(shù)培訓(xùn)等方面考慮，通過綜合分析，提出了以下幾點防范措施：

（1）運行人員或檢修人員搬運斷路器手車時要注意安全，防止其受到強力的沖擊而受損，現(xiàn)場安裝時須調(diào)試柜體，確保斷路器手車進出自如，斷路器放置在中置柜內(nèi)較長時間后，由于其自身重量，可能會導(dǎo)致柜內(nèi)導(dǎo)軌變形，尤其是額定電流比較大的進線、母聯(lián)斷路器，要增強斷路器的導(dǎo)軌強度，防止觸頭盒活門機構(gòu)、傳動機構(gòu)軸變形、斷裂，要保證斷路器底盤滑輪始終處于良好潤滑狀態(tài)。

（2）斷路器手車進出中置柜受到阻力時，應(yīng)停止操作并進行檢查，分析原因，不宜強行操作，以免使手車元件受到機械損傷，除斷路器本身可能故障外，其它如10kV母分柜有母分插件柜時，會利用其插件手車輔助接點帶動母分開關(guān)柜內(nèi)的特定閉鎖電磁鐵，如未合理操作，遇到阻力時強行推進斷路器，會損壞閉鎖電磁鐵和斷路器。

（3）廠家應(yīng)完善說明書并在其網(wǎng)站上公布相關(guān)產(chǎn)品的故障分析處理方法。

（4）運行人員應(yīng)加強學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)水平，可靠防止誤操作引發(fā)機械元件損壞，進而導(dǎo)致斷路器無法分合閘等故障。

參考文獻

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[4]周國星，邢曉娟.斷路器合閘線圈、接觸器燒毀現(xiàn)象分析及改進[J].繼電器，2006，34（23）：70-71.

作者簡介：

陳明旭（1983—），男，浙江黃巖人，臺州供電公司工程師，從事變電檢修工作。

裘先岳（1964—），男，浙江臨海人，臺州供電公司助理工程師，從事變電檢修工作。

張軍達（1983—），男，浙江黃巖人，黃巖供電公司工程師，從事繼電保護工作。