一起500 kV斷路器非全相跳閘故障分析及處理

馬助興，孟延輝，胡銀素，齊肖彬

(國(guó)網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050070)

一起500 kV斷路器非全相跳閘故障分析及處理

馬助興，孟延輝，胡銀素，齊肖彬

(國(guó)網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050070)

對(duì)500 kV斷路器非全相跳閘故障進(jìn)行分析，認(rèn)為內(nèi)彈簧存在卡澀，彈簧無(wú)法壓縮，導(dǎo)致合閘不成功是故障的主要原因，提出更換三相機(jī)構(gòu)防跳銷(xiāo)釘?shù)奶幚泶胧?，并說(shuō)明處理效果及建議。

斷路器；跳閘；非全相；防跳銷(xiāo)釘

目前，500 kV電網(wǎng)已經(jīng)成為我國(guó)電網(wǎng)的主網(wǎng)架。500 kV斷路器用于切斷和接通高壓電路的空載和負(fù)荷電流[1-3]，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，斷路器與繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置相配合，迅速切斷故障電流，以減少停電范圍，防止事故擴(kuò)大，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此，斷路器的安全穩(wěn)定運(yùn)行成為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素[4-6]。以下就一起500 kV變電站斷路器非全相跳閘故障進(jìn)行分析。

1 故障情況及原因查找

某日22∶01∶49，變電運(yùn)維人員通過(guò)測(cè)控裝置遙控閉合某500 kV斷路器，22∶01∶51該斷路器非全相保護(hù)動(dòng)作，該斷路器跳閘。故障錄波器動(dòng)作情況，如圖1所示。故障發(fā)生后V相電流為零，V相電壓也近似為零；U、W相電流電壓均為額定值。

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，該斷路器三相處于分閘位置，V相合閘繞組和合閘電阻燒損，本體SF6氣體壓力正常、機(jī)構(gòu)空氣壓力正常。結(jié)合故障錄波的電壓電流值可以判斷，該斷路器V相未能合閘，U、W相合閘后，斷路器非全相保護(hù)動(dòng)作跳閘(非全相保護(hù)動(dòng)作整定時(shí)間為2.5 s)。

圖1 故障錄波器動(dòng)作情況

一次檢修專業(yè)排查合閘電磁鐵間隙、摯子間隙均符合要求，機(jī)械傳動(dòng)部分無(wú)卡澀、磕碰、變形情況，各連接部分卡銷(xiāo)無(wú)脫落，輔助開(kāi)關(guān)切換正常；保護(hù)專業(yè)排查保護(hù)裝置無(wú)異常，二次回路檢查無(wú)異常，二次回路中的接線無(wú)松動(dòng)。更換新的合閘繞組、電阻后，高壓專業(yè)進(jìn)行低電壓測(cè)試、機(jī)械特性測(cè)試無(wú)異常；保護(hù)專業(yè)將保護(hù)裝置內(nèi)V、W相插件更換，重新進(jìn)行傳動(dòng)測(cè)試，未見(jiàn)異常；運(yùn)行人員在主控室進(jìn)行了8次遙傳分合，該斷路器均正確動(dòng)作。檢修試驗(yàn)中，測(cè)量合閘摯子間隙符合要求，低電壓測(cè)試也正常，排除了合閘摯子間隙調(diào)整不當(dāng)造成合閘不成功的情況。由于二次回路檢查和互換保護(hù)裝置V、W相插件后的傳動(dòng)試驗(yàn)，也未發(fā)現(xiàn)異常，排除了二次回路錯(cuò)誤和保護(hù)裝置故障造成合閘不成功的情況。同時(shí)機(jī)械特性測(cè)試結(jié)果正常，又排除了輔助開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)切換不當(dāng)造成合閘不成功的情況。進(jìn)一步分析，初步判斷合閘摯子下方、防跳銷(xiāo)釘內(nèi)彈簧存在卡澀，彈簧無(wú)法壓縮，造成合閘時(shí)脫扣桿行程變小，不能正常撞開(kāi)脫扣摯子，合閘過(guò)程無(wú)法開(kāi)始，導(dǎo)致合閘不成功。在該過(guò)程中，輔助開(kāi)關(guān)未能切換，合閘信號(hào)一直保持，故合閘繞組和合閘電阻長(zhǎng)期通流后燒損。

2 原因分析

斷路器防跳功能可以由2種方法實(shí)現(xiàn)：由操動(dòng)機(jī)構(gòu)本身來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械防跳功能；在操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘回路中設(shè)置的“防跳”線路來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2描述了斷路器機(jī)械防跳裝置的原理，其簡(jiǎn)要?jiǎng)幼鬟^(guò)程如下。

圖2 斷路器機(jī)械防跳裝置原理

圖2(a)所示，斷路器處于分閘位置，此時(shí)合閘彈簧為儲(chǔ)能狀態(tài)，由于合閘觸發(fā)器和合閘彈簧儲(chǔ)能保持掣子的作用，開(kāi)關(guān)保持在分閘位置。

圖2(b)所示，當(dāng)合閘電磁鐵被合閘信號(hào)勵(lì)磁時(shí)，鐵心桿帶動(dòng)合閘撞桿先壓下防跳銷(xiāo)釘后撞擊合閘觸發(fā)器。合閘觸發(fā)器以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，并釋放合閘彈簧儲(chǔ)能保持掣子，合閘彈簧儲(chǔ)能保持掣子逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，釋放棘輪上的軸銷(xiāo)。合閘彈簧力使棘輪帶動(dòng)凸輪軸以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，使主拐臂以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，斷路器完成合閘。

圖2(c)所示，滾輪推動(dòng)脫扣器的回轉(zhuǎn)面，使其進(jìn)一步逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。從而脫扣器使脫扣桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從防跳銷(xiāo)釘上滑脫，而防跳銷(xiāo)釘使脫扣桿保持傾斜狀態(tài)。斷路器合閘結(jié)束，合閘信號(hào)消失，電磁鐵復(fù)位，如圖2(d)所示。

圖2(e)所示，如果斷路器此時(shí)收到意外的分閘信號(hào)而開(kāi)始分閘，在分閘過(guò)程中，只要合閘信號(hào)一直保持，由于防跳銷(xiāo)釘?shù)淖饔?，脫扣桿始終保持傾斜，從而導(dǎo)致鐵心桿不能撞擊脫扣器，因此，斷路器不能重復(fù)合閘操作實(shí)現(xiàn)防跳功能。在合閘信號(hào)解除后，合閘電磁鐵失磁，鐵心桿通過(guò)電磁鐵內(nèi)彈簧返回，則鐵心桿和脫扣桿均處于圖2(a)狀態(tài)，為下次合閘操作作好準(zhǔn)備。

該防跳銷(xiāo)釘位置在輔助開(kāi)關(guān)及二次線里側(cè)，空間狹小，拆除檢查較困難。廠家說(shuō)明書(shū)中也未要求進(jìn)行日常檢修維護(hù)，僅對(duì)防跳銷(xiāo)釘與脫扣桿的間隙有相關(guān)要求，所以在日常檢修時(shí)，只要斷路器分合正常、機(jī)械特性測(cè)試數(shù)據(jù)符合要求，就認(rèn)為防跳銷(xiāo)釘工作正常。防跳銷(xiāo)釘內(nèi)部為空心，在分閘過(guò)程中內(nèi)部充滿壓縮空氣(1.5 MPa左右)，銷(xiāo)釘無(wú)法被壓縮，起到防止合閘的作用；分閘結(jié)束后壓縮空氣從消音器內(nèi)排出，不再影響合閘過(guò)程。在分閘結(jié)束后，壓縮空氣中的少量水分殘留在防跳銷(xiāo)釘內(nèi)部，長(zhǎng)期運(yùn)行造成彈簧銹蝕、卡澀，導(dǎo)致彈簧不能被壓縮，脫扣桿撞不開(kāi)脫扣摯子，合閘不成功。

3 處理措施及效果

結(jié)合設(shè)備停電，將氣動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器防跳銷(xiāo)釘檢查作為檢修試驗(yàn)的重點(diǎn)項(xiàng)目，列入“兩卡”中。申請(qǐng)將該站斷路器轉(zhuǎn)檢修，更換三相機(jī)構(gòu)的防跳銷(xiāo)釘，若檢查V相防跳銷(xiāo)釘無(wú)異常，則更換V相機(jī)構(gòu)。全面檢查同類(lèi)型斷路器三相機(jī)構(gòu)的防跳銷(xiāo)釘，及時(shí)排除隱患，提高斷路器可靠性。該站斷路器轉(zhuǎn)檢修后，檢修人員更換三相機(jī)構(gòu)的防跳銷(xiāo)釘，并再次試驗(yàn)斷路器操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作情況。經(jīng)“斷-合-斷”操作功能試驗(yàn)測(cè)試，斷路器合閘成功，未發(fā)生異?，F(xiàn)象，斷路器非全相跳閘故障順利排除。

4 結(jié)論及建議

以上分析500 kV斷路器非全相跳閘故障的原因，得出V相防跳銷(xiāo)釘內(nèi)彈簧存在卡澀，彈簧無(wú)法壓縮，最終致使合閘失敗。結(jié)合此次故障處理的經(jīng)驗(yàn)，提出幾點(diǎn)建議，以避免今后再次發(fā)生類(lèi)似故障。

a. 加強(qiáng)設(shè)備的選型工作，選用性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠的設(shè)備。注重設(shè)備重要工序的監(jiān)造，以保證設(shè)備的出廠質(zhì)量。

b. 加強(qiáng)斷路器運(yùn)行維護(hù)檢修人員的培訓(xùn)，提高專業(yè)技術(shù)素質(zhì)，使之熟悉新設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理及維護(hù)檢修注意事項(xiàng)。

c. 經(jīng)常組織與廠家、兄弟單位的技術(shù)交流，交流研討設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)、檢修方面的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，提高設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)水平。

[1] 王銳彬,蔡 瑩．一起500 kV斷路器拒動(dòng)事故的分析[J]．黑龍江電力技術(shù)，2009，31(4)：296-298.

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本文責(zé)任編輯：王麗斌

Fault Analysis and Settlement on An Open-phase Trip Accident of 500 kV Breaker

This paper analyzes the cause of an open-phase trip of 500 kV circuit breaker considers that the unsmooth of the spring in the spring prevention pin,the spring cannot un-compressed leading to close un-successful,are the main reason for the failure.Proposes to replac three-phase institutions anti-jump pin,indicates the treatment effect,and puts forward related suggestions.

breaker;trip;open-phase;anti-jump pin

2013-08-22

馬助興(1979-)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化工作。

TM561

B

1001-9898(2014)01-0035-02