SF6斷路器儲(chǔ)能接點(diǎn)故障引起合閘線圈燒毀的分析與改進(jìn)

劉煌煌

（國網(wǎng)泉州供電公司，福建 泉州 362000）

SF6斷路器儲(chǔ)能接點(diǎn)故障引起合閘線圈燒毀的分析與改進(jìn)

劉煌煌

（國網(wǎng)泉州供電公司，福建 泉州 362000）

針對(duì)某變電站110kV高壓SF6斷路器，儲(chǔ)能接點(diǎn)故障引起合閘控制回路線圈燒毀的原因進(jìn)行分析，并對(duì)儲(chǔ)能與合閘控制回路進(jìn)行改進(jìn)及提出相應(yīng)的防范措施。

SF6斷路器；儲(chǔ)能、合閘控制回路；改進(jìn)措施

高壓六氟化硫斷路器系三相交流 50Hz戶外高壓電器設(shè)備，該類型斷路器采用自能滅弧室結(jié)構(gòu)，配用彈簧操作機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠，因此，廣泛用于輸變電線路的控制和保護(hù)，也可作聯(lián)絡(luò)型斷路器使用。某變電站的110kV系統(tǒng)選用該類型的斷路器，但隨著投運(yùn)年限的不斷增加，二次回路中的不完善部分逐漸暴露出來，特別是儲(chǔ)能回路引起合閘線圈燒毀的故障頻繁發(fā)生，本文以該型號(hào)斷路器運(yùn)行時(shí)發(fā)生的特殊故障為例，進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 故障現(xiàn)象

某220kV變電站110kV SF6斷路器配用彈簧操作機(jī)構(gòu)作為儲(chǔ)能裝置，在斷路器處于分閘狀態(tài)，合閘電氣回路指示正常的情況下，運(yùn)行人員發(fā)出合閘操作信號(hào)，斷路器不但無法合閘，而且合閘線圈被燒毀，為什么合閘條件都滿足，還會(huì)出現(xiàn)這種特殊故障呢，為了避免類似故障的再次發(fā)生必須進(jìn)行認(rèn)真的研究分析。

2 故障分析

該型號(hào)斷路器在合閘控制回路中的 YF為“就地/遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開關(guān)（如圖 1所示），當(dāng)需要遠(yuǎn)方合閘時(shí)，操作電源正極通過C7→YF觸點(diǎn)3-4→防跳輔助繼電器 52Y常閉觸點(diǎn) 31-32→彈簧儲(chǔ)能繼電器99CN常閉觸點(diǎn) 21-22→繼電器 49MX常閉觸點(diǎn)31-32→合閘彈簧狀態(tài)監(jiān)視繼電器33HBX常閉觸點(diǎn)31-32→斷路器輔助常閉觸點(diǎn) 1-2、5-6→合閘線圈52C→SF6氣體低壓閉鎖繼電器 63GLX常閉觸點(diǎn)31-32→操作控制電源負(fù)極，當(dāng)電源電壓加在合閘線圈52C，電磁鐵動(dòng)作使斷路器合閘。

基于以上回路分析，合閘線圈52C要得電必須滿足以下四個(gè)條件：①52Y、49MX，33HBX線圈不得電，其常閉觸點(diǎn) 31-32在合閘控制回路中接通；②99CN線圈不得電，其常閉觸點(diǎn)21-22接通合閘控制回路；③52B在分閘位置，其輔助常閉觸點(diǎn)1-2、5-6接通合閘控制回路；④SF6氣體繼電器 63GLX常閉觸點(diǎn)31-32閉合，接通合閘控制回路。

通過分析可知，當(dāng)上述條件均達(dá)到時(shí)，控制電壓才能加在線圈上，從而造成合閘線圈的燒毀故障。打開機(jī)構(gòu)箱初步檢查，發(fā)現(xiàn) SF6氣體壓力表指示正常，而合閘彈簧機(jī)械指示無儲(chǔ)能，為什么在未儲(chǔ)能的情況下，合閘回路能導(dǎo)通呢。因此，需要進(jìn)一步對(duì)合閘彈簧儲(chǔ)能回路進(jìn)行檢查。

由圖1中的電機(jī)儲(chǔ)能回路可知，該斷路器合閘彈簧未儲(chǔ)能時(shí)，安裝于斷路器機(jī)構(gòu)背面的儲(chǔ)能限位開關(guān) 33Hb的常閉觸點(diǎn) C-NC同時(shí)控制 99CN和33HBX繼電器，接通直流控制電源正極：①彈簧儲(chǔ)能繼電器99CN得電動(dòng)作，其電源接通電機(jī)回路，合閘彈簧電動(dòng)儲(chǔ)能；同時(shí)，99CN常閉觸點(diǎn)21-22在合閘控制回路中斷開，避免了斷路器在彈簧儲(chǔ)能過程中誤合閘；②當(dāng)合閘彈簧狀態(tài)監(jiān)視輔助繼電器33HBX線圈得電后，接在合閘控制回路中的33HBX常閉觸點(diǎn) 31-32斷開，這樣可保證彈簧在儲(chǔ)能過程中，斷路器二次合閘回路處于斷開的位置，與99CN常閉觸點(diǎn)21-22具有可靠雙重的閉鎖作用。

當(dāng)彈簧儲(chǔ)能到位后，儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的機(jī)械部件將儲(chǔ)能限位開關(guān) 33Hb常閉觸點(diǎn) C-NC斷開，99CN、33HBX線圈失電，儲(chǔ)能結(jié)束，99CN常閉觸點(diǎn)21-22及33HBX常閉觸點(diǎn)31-32接通合閘控制回路。由元件接線圖中觸點(diǎn)的作用可知，只有 99CN、33HBX繼電器在得電啟動(dòng)狀態(tài)下才能閉鎖合閘回路。故根據(jù)以上分析判斷可能是儲(chǔ)能限位開關(guān) 33Hb的常閉觸點(diǎn)C-NC故障造成電機(jī)無法儲(chǔ)能。

檢修人員現(xiàn)場(chǎng)打開斷路器機(jī)構(gòu)后蓋板，拆下儲(chǔ)能限位開關(guān)，經(jīng)檢查測(cè)量后發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能限位開關(guān)33Hb在儲(chǔ)能過程中內(nèi)部觸點(diǎn)已損壞，使電源無法通過其C-NC常閉觸點(diǎn)，99CN和33HBX的線圈就無法得到電源。99CN接觸器未動(dòng)作，電源無法接通儲(chǔ)能電機(jī)，同時(shí)99CN常閉觸點(diǎn)21-22及33HBX常閉觸點(diǎn)31-32長(zhǎng)期接通合閘回路，由于斷路器彈簧機(jī)構(gòu)沒儲(chǔ)能，而合閘二次回路又導(dǎo)通，這樣不僅斷路器無法正常合閘，還會(huì)燒毀合閘線圈。

圖1 原SF6斷路器合閘控制回路

3 處理與改造

本文所述的特殊故障若只對(duì)儲(chǔ)能限位開關(guān)進(jìn)行更換是不能在實(shí)質(zhì)上解決問題的。由于設(shè)計(jì)不合理和聯(lián)閉鎖機(jī)制不夠完善，致使儲(chǔ)能限位開關(guān)一旦損壞就會(huì)導(dǎo)致合閘回路故障，因此對(duì)儲(chǔ)能及合閘控制回路作出以下改造。

1）儲(chǔ)能限位開關(guān)33Hb是由一對(duì)常閉觸點(diǎn)和一對(duì)常開觸點(diǎn)組成的，兩對(duì)觸點(diǎn)之間相互機(jī)械聯(lián)鎖。根據(jù)行程開關(guān)的特點(diǎn)進(jìn)行以下改造：將33Hb的常閉觸點(diǎn)C-NC接于99CN線圈，如圖2所示，此改造保留原來在儲(chǔ)能過程中，斷路器合閘回路斷開無法合閘的功能；利用33Hb的常開觸點(diǎn)O-NO接于33HBX線圈，彈簧儲(chǔ)能到位后，33Hb的常開觸點(diǎn)O-NO閉合接通33HBX線圈。同時(shí)，將繼電器 33HBX接在合閘控制回路中的常閉觸點(diǎn) 31-32拆除，改接 33HBX的常開觸點(diǎn)43-44。以上改造把原來一對(duì)觸點(diǎn)帶二個(gè)繼電器，改為一對(duì)觸點(diǎn)各帶一個(gè)繼電器，這樣可以保證在未儲(chǔ)能及儲(chǔ)能過程中，合閘控制回路無法導(dǎo)通，只有在彈簧儲(chǔ)能到位后，33HBX線圈得電，常開觸點(diǎn)43-44閉合才可能接通合閘控制回路，同時(shí)也降低了儲(chǔ)能限位開關(guān)的長(zhǎng)期負(fù)荷，延長(zhǎng)了使用壽命。

2）增加一個(gè)時(shí)間繼電器T。將繼電器33HBX的常閉觸點(diǎn)31-32串聯(lián)時(shí)間繼電器線圈，并整定時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)限為 15s，略大于斷路器的彈簧儲(chǔ)能時(shí)間。增加時(shí)間繼電器可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)彈簧未儲(chǔ)能和儲(chǔ)能的15s過程中，33HBX線圈未得電，常閉觸點(diǎn)31-32閉合，時(shí)間繼電器發(fā)出未儲(chǔ)能的信號(hào)；當(dāng)彈簧儲(chǔ)能到位后，33HBX得電動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)31-32斷開，時(shí)間繼電器停止發(fā)出未儲(chǔ)能信號(hào)，則表示儲(chǔ)能成功。

圖2 改造后的SF6斷路器合閘控制回路

4 結(jié)論

本文針對(duì)某110kV SF6斷路器控制回路中的缺陷進(jìn)行改造，把儲(chǔ)能限位開關(guān)常開觸點(diǎn)，串接到99CN的電機(jī)控制回路中，將串接于合閘控制回路中的33HBX繼電器常閉觸點(diǎn)替換成常開觸點(diǎn)，確保了只有在機(jī)械部件壓住儲(chǔ)能限位開關(guān)33Hb，即彈簧儲(chǔ)能到位后，33HBX繼電器動(dòng)作，才能接通合閘控制回路。同時(shí)，增加時(shí)間繼電器具備了儲(chǔ)能信號(hào)的報(bào)警功能。改造后的斷路器合閘控制回路，不僅接線簡(jiǎn)單可靠，還能幫助運(yùn)行人員快速判斷是否儲(chǔ)能，能夠有效防止未儲(chǔ)能引起線圈燒毀的故障。經(jīng)改造投運(yùn)后，該型號(hào)斷路器二次回路各項(xiàng)指標(biāo)運(yùn)行正常，參數(shù)測(cè)試正確，分合閘時(shí)無異常故障發(fā)生。

［1］魏泉，成勇，武星，等.淺析高壓SF6斷路器可靠性研究的特點(diǎn)和難點(diǎn)［J］.高壓電器，2013，49（11）：82-87.

［2］魏俊梅，林莘.SF6高壓斷路器壓力特性與機(jī)械特性耦合數(shù)值模擬［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007，27（15）：110-116.

［3］劉婉貞，蘇東青，尤海峰.微動(dòng)開關(guān)接觸不良致 SF6斷路器合閘線圈燒毀［J］.電世界，2014，55（5）：30-31.

［4］國家電網(wǎng)公司.高壓開關(guān)設(shè)備管理規(guī)范［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［5］上海超高壓輸變電公司.變電設(shè)備檢修［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［6］張晗，鄧軍，黃和燕.110kV及以上 SF6斷路器狀態(tài)評(píng)價(jià)與分析［J］.高壓電器，2015，51（3）：60-64.

劉煌煌（1987-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樽冸姼邏涸O(shè)備檢修技術(shù)、電力系統(tǒng)規(guī)劃。