110 kV斷路器遠(yuǎn)控分閘開關(guān)拒動(dòng)跳閘線圈燒毀故障原因分析與處理防范

陳鐵軍

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，廣東河源517000）

1 事故概述

某電廠值班人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其在中控室內(nèi)對(duì)電站內(nèi)一110 kV開關(guān)執(zhí)行分閘操作時(shí)，后臺(tái)反饋控制回路斷線情況。此時(shí)，主變保護(hù)動(dòng)作光字亮紅，沒有保護(hù)動(dòng)作開出。而主變保護(hù)屏上顯示該110 kV斷路器跳閘燈亮，但實(shí)際該斷路器未斷開。值班人員隨即趕往現(xiàn)場(chǎng)排查，發(fā)現(xiàn)該實(shí)地分閘線圈有燒焦痕跡。

2 事故原因分析

實(shí)際造成斷路器拒動(dòng)的原因主要有兩個(gè)方面，即機(jī)械故障以及電氣故障。一旦本級(jí)斷路器發(fā)生故障，未能按照要求及時(shí)斷開線路，勢(shì)必造成越級(jí)跳閘，繼而使得變配電部分整個(gè)母線失壓，造成大面積停電事故。機(jī)械故障主要包括開關(guān)動(dòng)作機(jī)構(gòu)動(dòng)力不足、開關(guān)自身存在設(shè)計(jì)缺陷等，而電氣故障則可能為二次設(shè)備接點(diǎn)融化、輔助觸點(diǎn)動(dòng)作失靈等。檢修人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)斷路器開關(guān)機(jī)構(gòu)性能及外觀等進(jìn)行詳細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)實(shí)際操作機(jī)構(gòu)存在一定卡滯情況，隨后對(duì)其拐臂機(jī)構(gòu)進(jìn)行清理，其他未見任何機(jī)械異常。對(duì)于電氣部分進(jìn)行排查，也未見任何控制回路以及微機(jī)綜保故障情況，因此著重對(duì)跳閘線圈燒毀原因進(jìn)行分析。圖1所示為該110 kV斷路器控制回路原理圖。

實(shí)際在運(yùn)行過程中由于斷路器屬于瞬間工作狀態(tài)，因此相關(guān)跳合閘線圈的設(shè)計(jì)也往往都是按照短時(shí)間工作狀態(tài)進(jìn)行的。而實(shí)際上如若分合閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電，極有可能造成線圈燒毀。在正常情況下，當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，其輔助常開觸點(diǎn)QF閉合。開關(guān)跳閘控制回路有+KM→HWJ（斷路器合閘位置監(jiān)視繼電器）→YJJ（斷路器異常閉鎖觸點(diǎn)）→QF→TQ，此時(shí)跳閘回路處于正常工作狀態(tài)，而合閘指示燈XD1處于常亮狀態(tài)。

圖1 該電站110 kV斷路器控制原理圖

此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢修人員對(duì)跳閘線圈進(jìn)行更換，指示燈以及初步的跳閘回路控制均顯示正常，而在對(duì)開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示跳合閘時(shí)間數(shù)據(jù)不符合相關(guān)要求。因此對(duì)于此次跳閘線圈燒毀原因分析，確定跳閘回路是否正常是需要解決的難題。對(duì)斷路器輔助接點(diǎn)動(dòng)作可靠性以及靈敏性等方面進(jìn)行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)位于輔助觸點(diǎn)正上方為操作機(jī)構(gòu)箱，其內(nèi)部各個(gè)鏈條的傳動(dòng)以及機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑等填充了大量的潤(rùn)滑油脂，而一些潤(rùn)滑油恰好滴落至該QF輔助開關(guān)內(nèi)，進(jìn)而引起觸點(diǎn)接觸不良，觸點(diǎn)部分甚至已經(jīng)出現(xiàn)黏合情況。對(duì)接觸點(diǎn)電阻進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果遠(yuǎn)高于合理值。這也使得分閘控制回路輔助觸點(diǎn)直流電阻明顯增加，而跳閘回路線圈電流則大大降低，使得跳閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電運(yùn)行難以正常切斷，導(dǎo)致線圈燒毀。除此之外，斷路器分合閘操作機(jī)構(gòu)閂板由于油脂較大的黏性而發(fā)生卡澀，分合閘線圈閥桿難以快速有效頂開閂板，加上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油脂滴落使得輔助觸點(diǎn)接觸不良，且存在些微黏化情況，長(zhǎng)時(shí)間帶電使得該輔助觸點(diǎn)難以有效快速切斷，最終導(dǎo)致線圈燒毀。

基于斷路器跳閘回路，當(dāng)其處于正常工況下時(shí)，測(cè)得HWJ電阻值為2 kΩ，而跳閘線圈電阻值為200 Ω，QF輔助觸點(diǎn)電阻值為0，此時(shí)當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)分壓在分閘線圈上的電壓為20 V，電動(dòng)操作時(shí)，保護(hù)動(dòng)作出口跳閘時(shí)全部220 V電壓加載至跳閘線圈，繼而使得其可以快速動(dòng)作斷開。而更換新的分閘線圈后，斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，HWJ電阻值為2 kΩ，QF輔助觸點(diǎn)測(cè)得為16Ω，因此實(shí)際分?jǐn)傇赥Q線圈上的電壓為19V，相較于正常工作狀態(tài)下僅下降1 V，因此影響不大。而當(dāng)電動(dòng)操作時(shí)，由于斷路器輔助觸點(diǎn)接觸電阻為16 Ω，因此加載在跳閘線圈TQ兩端的電壓為203 V左右，相較于正常情況下的220 V下降了近17 V。由此可見，由于分閘控制回路斷路器輔助觸點(diǎn)電阻增加，使得最終加載在跳閘斷路器兩端的電壓大大降低，致使整個(gè)跳閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電以及線圈分?jǐn)嘈Ч焕硐?，最終造成線圈大量發(fā)熱燒毀。當(dāng)執(zhí)行電動(dòng)分閘時(shí)，控制回路QF輔助觸點(diǎn)接觸電阻值明顯增加，線圈兩端電壓降低，電動(dòng)力供應(yīng)不足，使得開關(guān)分閘及合閘數(shù)據(jù)難以達(dá)到要求值。檢修人員對(duì)該斷路器輔助觸點(diǎn)進(jìn)行打磨及清理處理后，該輔助觸點(diǎn)動(dòng)作靈敏性恢復(fù)，測(cè)得其電阻值滿足要求。投電試運(yùn)行后測(cè)得輔助觸點(diǎn)QF兩端的壓降為0，而跳閘線圈壓降為20 V，跳閘回路恢復(fù)正常運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)跳閘及合閘時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，均滿足要求。各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果如下：

分閘測(cè)試結(jié)果：A相34.68 ms；B相34.49 ms；C相35.24 ms；分閘不同期0.81 ms。

合閘測(cè)試結(jié)果：A相79.81 ms；B相78.49 ms；C相79.28 ms；分閘不同期1.26 ms。

分合閘測(cè)試合格后，將斷路器投入試運(yùn)行，沒有出現(xiàn)任何異常。綜上所述，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)上的缺陷，110 kV斷路器被迫停電。因此對(duì)其跳閘線圈進(jìn)行更換、輔助觸點(diǎn)進(jìn)行清理，并在其上方設(shè)置一擋油板，以避免上方傳動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油滴入輔助開關(guān)觸點(diǎn)內(nèi)，造成接觸不良。現(xiàn)場(chǎng)處理后投入運(yùn)行，未再出現(xiàn)任何異常，線圈燒毀隱患得以排除。

3 防范措施探討

針對(duì)此類110 kV斷路器設(shè)計(jì)上的不足，在后續(xù)相關(guān)開關(guān)檢修期間，應(yīng)當(dāng)針對(duì)輔助開關(guān)進(jìn)行詳細(xì)排查，對(duì)于存在隱患的開關(guān)應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行更換，并在上方搭建一擋油板，從而避免由于輔助開關(guān)上方傳動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油滴入輔助開關(guān)內(nèi)造成其接觸不良。其次應(yīng)當(dāng)對(duì)該輔助開關(guān)進(jìn)行必要清理，確保其接觸可靠，動(dòng)作靈活到位。由于110 kV斷路器傳動(dòng)部分潤(rùn)滑油脂隨著溫度變化黏性也會(huì)發(fā)生變化，繼而使得傳動(dòng)部分靈敏度降低，在對(duì)開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢修時(shí)應(yīng)當(dāng)著重對(duì)該部分進(jìn)行清理，并重新涂抹新的潤(rùn)滑油脂。此外，對(duì)于開關(guān)的跳合閘閂板、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械拐臂活動(dòng)部分也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的去油污處理，并添加專用潤(rùn)滑油脂，提高機(jī)械工作的穩(wěn)定性，同時(shí)避免由于機(jī)械拒動(dòng)而造成線圈燒毀情況發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

斷路器在整個(gè)電力系統(tǒng)中作用極為重要，但同時(shí)也是出現(xiàn)問題最多的設(shè)備之一，機(jī)械、電氣故障等均有可能造成斷路器拒動(dòng)事故發(fā)生，而分合閘線圈燒毀是造成斷路器拒動(dòng)的主要原因之一。此次案例中由于斷路器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)油脂造成斷路器輔助觸點(diǎn)工作異常，輔助觸點(diǎn)動(dòng)作靈敏度以及接觸電阻性能均明顯下降，使得斷路器長(zhǎng)期處于欠壓帶電工作狀態(tài)，而實(shí)際中大多數(shù)斷路器線圈只具備短時(shí)工作效力，長(zhǎng)時(shí)間帶電運(yùn)行將致使其線圈大量發(fā)熱，最終燒毀線圈。對(duì)斷路器進(jìn)行必要的清理、配件更換以及防油污處理后，設(shè)備工況滿足工作要求，投入運(yùn)行后并無(wú)其他事故發(fā)生，問題得以解決。因此，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)就該情況進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，避免此類問題發(fā)生。而對(duì)于檢修人員，在檢修期間應(yīng)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可靠性以及觸點(diǎn)接觸靈敏度進(jìn)行檢測(cè)，采取有效措施排除潛在隱患，確保設(shè)備正?？煽窟\(yùn)行。