一起開關(guān)拒動故障的詳細(xì)原因分析

莫純侶 田燕飛

摘 要：本文通過對一起35kV開關(guān)拒動故障的詳細(xì)情況進行分析，得出導(dǎo)致該次開關(guān)拒動的主要原因，進行總結(jié)歸納，并提出防范措施。

關(guān)鍵詞：開關(guān)；拒動；原因；防范措施

1 引言

電力線路或者運行設(shè)備發(fā)生故障時，開關(guān)通過接收保護信號正常動作是保障切除故障中極其重要的一環(huán)，若開關(guān)拒動則會引起上級保護動作，越級跳閘，最后甚至可能導(dǎo)致電網(wǎng)瓦解，電網(wǎng)大面積停電等重大電網(wǎng)事故。本文對一起35kV開關(guān)拒動故障的詳細(xì)情況進行分析，得出主要的原因，并提出防范措施。

2 故障概述

110kV 變電站35kV故障線線路AB相間故障，過流II段、過流III段動作，35kV故障線312開關(guān)跳閘不成功，#2主變中后備復(fù)壓過流I段1時限、復(fù)壓過流I段2時限分別動作，跳開35kV母聯(lián)300開關(guān)（故障前處于熱備用）及#2變中302開關(guān)；110kV 變電站35kV#2M母線失壓。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，是由于110kV 變電站35kV故障線312開關(guān)分閘線圈燒毀造成開關(guān)跳閘不成功。

3 原因分析

3.1 保護動作情況分析

通過后臺報文及錄波分析可知：

35kV故障線保護過流II段動作；由裝置故障時錄波采樣可知A相電流為11.6A、B相電流為9.6A，過流II段動作與保護裝置啟動時間差585毫秒；滿足保護裝置過流II保護定值：“7.73A”、電流II段時間定值：“0.6S”動作要求。

由裝置故障時錄波采樣可知，跳閘出口后故障電流仍存在，35kV故障線保護過流III段動作；由裝置故障時錄波采樣可知A相電流為10.6A、B相電流為9.2A，過流III段動作與保護裝置啟動時間差888毫秒；滿足保護裝置過流III保護定值：“4.39A”、電流II段時間定值：“0.9S”動作要求。

由裝置故障時錄波采樣可知，跳閘出口后故障電流仍存在，35kV故障線保護裝置報跳閘失敗。

35kV故障線保護裝置報控回斷線，現(xiàn)場檢查操作電源空開已跳閘。

#2主變中后備保護動作分析

通過后臺報文及錄波分析可知：

#2主變中后備保護復(fù)壓過流I段1時限動作閉鎖35kV備自投。#2主變中后備保護復(fù)壓過流I段2時限動作跳#2變中302開關(guān)；由裝置故障時錄波采樣可知A相電流為6.5A、B相電流為6.5A、C相電流為3.1A，相間電壓Uab為25V、相間電壓Ubc為33V、相間電壓Uca為56V，變中 302開關(guān)分位切斷故障電流。

3.2 拒動原因分析

檢查人員現(xiàn)場打開機構(gòu)箱聞到一股濃烈的燒焦氣味，發(fā)現(xiàn)分閘線圈嚴(yán)重?zé)龤?，有燒焦熔狀物從分閘線圈底部滲出，現(xiàn)場對燒毀的分閘線圈進行電阻測量為1.1Ω，表明線圈內(nèi)部已經(jīng)短路。開關(guān)處于合閘位置，現(xiàn)場進行就地手動斷開該開關(guān)，合閘彈簧儲能正常，傳動連桿無變形損壞，開關(guān)本體極柱無破損、無放電痕跡，全面檢查開關(guān)機構(gòu)及本體的各部件，未發(fā)現(xiàn)其他異常。對開關(guān)機構(gòu)進行多次手動分合閘操作，開關(guān)本體能正常分合閘到位，開關(guān)操作機構(gòu)分合閘動作順暢，無卡澀現(xiàn)象，開關(guān)儲能彈簧可以正常儲能，儲能過程中電機無異響。初步判斷為分閘線圈燒毀。

更換線圈后，開關(guān)的動作電壓、機械特性正常，符合廠家要求值，因此可以排除是由機構(gòu)卡澀造成開關(guān)分閘不成功。

拆開分閘線圈金屬外殼，分閘線圈外絕緣紙已燒毀，呈深棕黑色（見圖3），內(nèi)部導(dǎo)線與絕緣漆已經(jīng)燒熔并發(fā)出刺鼻氣味。

解剖燒損的分閘線圈，解開表面包裹絕緣繃帶，露出線圈部分，線圈高70mm，匝數(shù)4500，線徑約0.31mm，線圈排列不齊整，繞組松散凌亂，漆包線表面已經(jīng)發(fā)黑融化，絕緣漆已整體破損。

通過測量線圈直阻只有1.1Ω，證明內(nèi)部存在匝間短路，在保護發(fā)出跳閘指令后，判斷為當(dāng)開關(guān)接到分閘指令后，分閘線圈通電，但因線圈匝間在絕緣薄弱點，通電后形成匝間短路，線圈匝數(shù)變少，鐵芯勵磁不足，無法產(chǎn)生足夠的電磁力，未能使分閘脫口機構(gòu)動作，開關(guān)分閘不成功，同時線圈持續(xù)通電過熱，加速匝間絕緣老化，引起線圈嚴(yán)重?zé)龘p，最終無法跳閘。

3.3線圈燒損原因分析

3.3.1直接原因

35kV故障線312開關(guān)的分閘線圈內(nèi)部絕緣不良，在運行過程中發(fā)生匝間短路，造成線圈受熱過高導(dǎo)致內(nèi)部漆包線熔融，分閘脫口機構(gòu)無法正常動作，在線路有故障時無法及時動作跳閘。35kV故障線開關(guān)分閘線圈內(nèi)部受熱熔融老化，原因是存在絕緣薄弱點，在線路故障發(fā)出保護發(fā)出跳閘指令，開關(guān)分閘線圈通電后動作。但因線圈內(nèi)部存在匝間短路，線圈匝數(shù)減少，鐵芯勵磁不足，電磁力無法使脫口機構(gòu)動作。因此，開關(guān)無法在第一時間動作跳閘，引起上級保護跳閘，斷開故障點。因此，35kV故障線開關(guān)分閘線圈內(nèi)部絕緣不良，存在匝間短路是本次事件的直接原因。

3.3.2間接原因

35kV故障線開關(guān)分閘線圈制造工藝差，解剖同廠家、同型號開關(guān)線圈。線圈排列不齊整、線圈繞制松散，漆包線匝與匝之間沒有黏結(jié)劑（一般浸漬固黏漆用于線圈固型），線圈固定不牢，力學(xué)性能差。線圈受到脈沖電壓時在電動力的作用下線圈匝與匝之間、層與層之前會產(chǎn)生位移，位移擴大進一步引起振動、摩擦，線圈表面的絕緣漆開裂、破損，從而加速絕緣老化。

目前開關(guān)分合閘線圈缺乏相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大部分開關(guān)廠家采用的線圈均為外購產(chǎn)品，在缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)約束的情況下，各廠家生產(chǎn)的線圈質(zhì)量參差不齊。經(jīng)濟效益的驅(qū)動下開關(guān)廠家往往傾向于采購價格低的線圈，導(dǎo)致開關(guān)線圈質(zhì)量無法提高。

4 防范措施

對斷路器的分合閘線圈，針對性的開展線圈脈沖測試、線圈直流電阻及絕緣電阻測試、動作電壓試驗，對存在異常的線圈立即開展更換。做好備品備件購置工作，完善備品備件配置。

5 結(jié)語

本文通過一起35kV開關(guān)拒動的故障，深入分析其拒動的詳細(xì)情況，得出分閘線圈燒毀為拒動的主要原因，更進一步了解了導(dǎo)致分閘線圈燒毀的主要原因。

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作者簡介：

莫純侶 男 漢族 廣東陽江華南理工大學(xué)自動化專業(yè)本科畢業(yè)，助理工程師 研究方向：電力系統(tǒng)分析與應(yīng)用；

田燕飛 廣東工業(yè)大學(xué)電氣工程專業(yè)碩士研究生畢業(yè)， 500kV蝶嶺變電站值班員。