斷路器機械特性測試故障分析

李國正，葉　輝，趙巧洪

（二灘水力發(fā)電廠，四川攀枝花，617000）

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斷路器機械特性測試故障分析

李國正，葉輝，趙巧洪

（二灘水力發(fā)電廠，四川攀枝花，617000）

分析了一例因控制電纜屏蔽層未做防護，屏蔽層和二次插把外殼短接，導致地刀動觸頭側(cè)接地，導致斷路器機械特性測試結果異常的故障，介紹了故障原因查找過程和故障排除方法。

斷路器；分合閘特性測試；屏蔽線

0　前言

氣體絕緣全封閉組合電器（GAS INSULATED SWITCHGEAR，簡稱GIS）因其結構緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強、環(huán)境適應能力強、維護工作量很小等特點，目前廣泛應用于高壓、超高壓輸配電領域。斷路器的分合閘時間測定是日常檢測維護的關鍵項目之一，通過測定斷路器的分、合閘線圈從接到動作指令到主觸頭斷開、電弧熄滅或者接觸所用的時間等特征參數(shù)，可以反映斷路器開斷速度和健康狀況，因此需要在實際工作中根據(jù)規(guī)程定期測量［1］。

1　發(fā)現(xiàn)問題

二灘水電站GIS 5041開關單元共有1組斷路器，3組隔離開關，3組接地開關，1組快速接地開關。其中斷路器為某公司ELK-SP3型SF6氣體絕緣臥式雙斷口斷路器，操作機構為HMB-8型液壓操作機構，額定電壓550 kV，SF6氣體額定壓力0.6 MPa。隔離開關、接地開關均配用DH3型電動操作機構，三相聯(lián)動操作。接地開關操作機構安裝在C相接地開關上方，外殼和C相接地開關連接在一起。

5041開關單元主接線如圖1所示。

圖1　5041開關單元主接線圖Fig.1 The main wiring diagram of switch unit 5041

對5041開關單元進行定期分合閘動特性測試，試驗前二石二線已停電，5041開關處于分閘位置，兩側(cè)隔刀50411、50412、50421、50416處于分閘位置，接地開關504117、504127、504217、504167、5041617處于合閘位置，但504127和外殼接地連片已斷開，試驗需要的二次措施已完成。

使用TM1600斷路器機械特性測試儀，進行5041開關合閘操作。開關合閘動作正常、指示正確，但未測出C相合閘時間；再次進行分閘、合閘操作，其動作、指示均正常，仍未測出C相動作時間。試驗結果見表1。

表1　開關分、合閘測試結果Table 1 Test result of the switch off and switch on

使用MOM-690直阻測試儀，對開關主回路進行直阻測量。方法為：測試儀的兩端分別夾在504117、504127地刀處，利用接地網(wǎng)與開關主回路構成通路，通入DC 200A電流。測試結果為A相137 μΩ，B相135 μΩ，C相112 μΩ。

考慮到之前測試三相主回路的直阻均在130～140 μΩ之間，且斷路器運行之后主回路直阻減小的可能性很小，因此認為C相動作時間無法測出，原因在于C相設備本身，而非試驗儀器。

2　問題分析

查閱資料得知，TM1600斷路器機械特性測試儀對斷路器分、合閘的時間測量實質(zhì)上考察的是電位的變化。測試時認為斷路器兩端電位變化的時間為終結時刻，線圈通電時間為起始時刻，兩者之間就是斷路器的動作時間［2］。此處斷路器進行分合閘操作，C相的動作時間均未測出，說明試驗期間C相斷路器兩側(cè)接地開關的電位未發(fā)生變化。

對斷路器進行分閘操作，用萬用表分別測量兩接地開關間三相主回路的絕緣情況，測得A相8.5 ΜΩ，B相9.2 ΜΩ，C相0.47 Ω。此時，分析造成C相未測得分合閘時間的原因，有下列兩種：

（1）斷路器進行分閘操作，雖然斷路器指示正常，但動靜觸頭并未完全斷開，一直處于導通狀態(tài)；

（2）斷路器分閘狀態(tài)時，504127接地開關發(fā)生了接地，因此造成測量電阻等效為兩接地開關間罐體金屬外殼的電阻。

考慮到斷路器主回路合閘時的電阻為微歐級，且斷路器動作和狀態(tài)指示均無異常，因此認為第二種可能性比較大。為驗證猜測的正確性，將504127接地開關進行分閘操作，現(xiàn)場用萬用表測量504127各相對地的絕緣電阻，結果為A、B兩相均大于600ΜΩ，C相為0.51 Ω，因此認為猜測正確。此時，504127是怎么發(fā)生接地的，根據(jù)現(xiàn)場設備安裝結構，有以下三種猜測：

（1）504127的動閘刀與金屬罐體內(nèi)壁發(fā)生接觸，造成接地短路；

（2）504127本體與斷路器罐體之間的絕緣法蘭被破壞，絕緣性能下降；

（3）考慮到504127三相聯(lián)動，操作機構安裝在C相，操作電機的電源線以及控制信號線的插拔均安裝在C相。因為504127的接地連片已經(jīng)解開，除兩插拔外和外界無電氣聯(lián)系，因此懷疑接地短路由兩個二次插拔造成。

對于第一種猜測，因為5041開關單元從上次檢修結束投入運行以來，沒有進行分合閘動作，且504127動閘刀運動方向與管壁垂直，與管壁之間安裝有瓷絕緣套，因此認為發(fā)生較大變形導致與金屬罐體內(nèi)壁發(fā)生接觸造成接地短路的可能性很小。對于第二種猜測，因為504127本體與斷路器罐體之間的絕緣法蘭無論是運行還是檢修期間都不受高壓、高溫、強振動等惡劣因素的作用，且即使受到破壞，也不可能從一絕緣體變成良導體。因此，認為第二種猜測不成立。對于第三種猜測，考慮到C相與A、B兩相的不同之處，咨詢廠家之后，將接地開關操作機構箱子上的兩個插拔分別拔出。當拔出插拔P2時，用萬用表測量504127 C相對地絕緣，結果為 0.50 Ω；把插拔P1也拔出時，再次測量504127 C相對地絕緣，結果為8.7ΜΩ。因此認為504127 C相通過插拔P1發(fā)生了接地。

3　解決問題

檢查插拔P1，發(fā)現(xiàn)其屏蔽線有松散現(xiàn)象，并碰觸到插拔的一顆固定螺桿，用萬用表測量該螺桿對地絕緣情況，測試結果為0.31 Ω。因為該螺桿固定在接地開關操作機構箱的金屬外殼上，而接地開關的外殼和操作機構的外殼連在一起，所以即使解開了接地連片，504127 C相依然通過碰觸到螺桿上的屏蔽線保持接地。整理松散的屏蔽線，用3M黃色絕緣膠帶進行整包扎，之后將插拔回插。如圖2所示。

圖2　設備結構實物圖Fig.2 Equipment structure

測量504127 C相對地絕緣，結果為8.5ΜΩ，與A、B兩相情況相近。

重新進行開關分合閘特性試驗，測試結果見表2。

參考廠家標準：合閘時間48～60 ms，合閘不同期不大于4 ms；分閘時間15～24 ms，分閘不同期不大于2 ms。所有測試結果均符合廠家標準，開關分合閘特性試驗合格［3］。

表2　斷路器分合閘特性試驗數(shù)據(jù)Table 2 Test data of the characteristics in switch off and switch on of the circuit breaker

重新進行斷路器主回路直阻測試，測得A相140 μΩ，B相135 μΩ、C相136 μΩ。開關主回路直阻測試結果和歷史數(shù)據(jù)相比無明顯變化，直阻測試試驗合格。

4　結語

本次故障是典型的二次回路故障影響一次設備檢測結果案例，為電力檢修工作提供了一點有益的、可供借鑒和推廣的經(jīng)驗：電力檢修工作需要綜合性的知識結構，需要認真負責的工作態(tài)度，需要嚴謹細致的分析方法。表現(xiàn)為一次或二次設備的故障，其真正的原因可能是其他系統(tǒng)故障作用。作為電站的設備檢修維護人員，要能夠根據(jù)故障的表現(xiàn)形式，結合設備、系統(tǒng)的結構和儀器的工作原理查找引起故障的真正原因，不應僅拘泥于設備或系統(tǒng)本身，以免出現(xiàn)分析偏差，發(fā)生不必要的設備拆解或擴大故障處理工作范圍的結果。

［1］顧顯華，曹陽，李凱.500 kV GIS及罐式斷路器分合閘時間測試結果探討［J］.山東電力技術，2010（2）：18-20.

［2］上海保伽瑪電氣設備有限公司.TM1600斷路器機械特性測試儀操作手冊［M］.

［3］沈陽高壓開關有限責任公司.ELK3型六氟化硫封閉式組合電器安裝使用說明書［M］.

In this paper，a fault in mechanical characteristic test of circuit breaker caused by the failure of shield cable was analyzed.As well，the whole process of cause finding and problem solving are introduced，for reference.

circuit breaker；mechanical characteristic test；shield cable

TM56

B

1671-1092（2016）02-0061-03

2015-07-06

李國正（1988-），男，河南鄲城縣人，本科，從事電氣一次設備檢修維護工作。

作者郵箱：1097576182@qq.com

Title：Fault analysis on mechanical characteristic test of circuit breaker//by LI Guo-zheng，YE Hui and ZHAO Qiao-hong//Ertan Hydropower Plant