高壓開關(guān)柜斷路器無法正常合閘原因分析與處理

云水媛

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引 言

高壓開關(guān)柜在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中能夠發(fā)揮通斷、控制或保護(hù)等作用，但是在長期使用中，斷路器作為其中的重要構(gòu)成部分，容易出現(xiàn)無法正常合閘現(xiàn)象。當(dāng)斷路器發(fā)生無法電動合閘、分合閘線圈燒毀等現(xiàn)象時，將無法發(fā)揮正常功能，因此需要重視日常檢修與故障處理，才能提高分合閘控制效果。

1 高壓配電柜斷路器概述

高壓配電柜斷路器是電流開關(guān)設(shè)備，用于電流關(guān)合、承載以及開斷。斷路器能夠?qū)⒇?fù)荷電路切斷或接通，在發(fā)生突發(fā)狀況或電路故障時，實現(xiàn)自動斷電，降低安全事故發(fā)生率，為電路順利運(yùn)行創(chuàng)造條件。斷路器在結(jié)構(gòu)上分為導(dǎo)電、滅弧、絕緣和操動等部分，如動靜弧觸頭、中間觸頭等。滅弧部分能提高熄弧能力，并減少燃弧時間，由壓氣缸、動靜弧觸頭、噴嘴等構(gòu)成，在運(yùn)行中要開斷大的短路電流，在小的電感性電流開斷后不能有截流的情況，達(dá)到控制實際電壓值的目的。

2 高壓配電柜斷路器無法正常合閘原因與處理

2.1 無法電動分合閘

某高壓配電柜斷路器由于分合閘線圈老化，造成開關(guān)柜不能電動分合閘，在開關(guān)柜電動分合閘期間，出現(xiàn)操作電源空開跳掉現(xiàn)象，檢查未發(fā)現(xiàn)控制回路斷線報警信號，分析是線圈老化造成無法電動分合閘問題。在故障分析與處理中，主要按照以下流程進(jìn)行：第一，要關(guān)注分合閘線圈是否老化，控制電源空開正常，電動分合閘異常，需要讓傳動機(jī)構(gòu)潤滑，手動完成分合閘，若能正常電動分合閘則為線圈老化所致。第二，在機(jī)械試驗過程中，線圈老化后，分合閘時間、動作電壓等數(shù)據(jù)也會超出上限，且電阻側(cè)后發(fā)現(xiàn)阻值增加。第三，確保是線圈老化問題，需要進(jìn)行更換，并再次進(jìn)行試驗，若是相關(guān)數(shù)據(jù)能明顯改善，則可以解決線圈老化引起的無法電動分合閘問題。

處理方法：通過檢修后發(fā)現(xiàn)，開關(guān)柜中不存在卡澀問題，線圈也未被燒毀，手工可以正常分合。引起電動分合閘異常的原因是合閘線圈使用時間較長，存在銹蝕、短路和電阻過大等現(xiàn)象。通過更換合閘線圈，在對問題處理后，開關(guān)柜能夠正常完成電動分合閘，故障得到解決。

2.2 分合閘線圈燒毀

某高壓配電柜斷路器分合閘回路斷線故障，表現(xiàn)為斷路器拒動，造成電力設(shè)備燒毀、火災(zāi)等后果。通過分析，引發(fā)問題原因主要是操作機(jī)構(gòu)松動與QF開關(guān)損壞，同時合閘保險選型不合理。在斷路器分合閘狀態(tài)小的情況下，確保輔助開關(guān)處于標(biāo)示規(guī)定范圍，觀察現(xiàn)場情況，如果發(fā)現(xiàn)斷路器開距、超行程等在調(diào)整狀態(tài)中，將導(dǎo)致斷路器分合閘初始狀態(tài)變化，輔助開關(guān)無法順利完成分合閘回路切換，引發(fā)分閘線圈被燒毀故障。

處理方法：（1）操作機(jī)構(gòu)松動與QF開關(guān)損壞。在設(shè)備停電后，需要對QF開關(guān)與操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面檢查，調(diào)整其中的連桿、螺絲松動和機(jī)構(gòu)不合適等問題。

（2）合閘保險選型不當(dāng)。合閘熔斷器不匹配，將引起合閘線圈被燒毀。熔斷器熔體具備反時限特點，要加強(qiáng)額定電流的控制，必須處于合閘線圈工作電流1/4到1/3之間。隨著電流的增加，熔斷時間更短。在現(xiàn)場更換了高壓配電柜中不合適的保險，并在停運(yùn)狀態(tài)下完成多次分合閘實驗，能夠達(dá)到保護(hù)效果。通過上述改善措施，分合閘線圈、合閘接線器線圈平均燒毀次數(shù)大幅度減少，確保斷路器正常運(yùn)行，同時減少故障搶修時間和線圈燒毀次數(shù)，能夠減少維修勞動量，并避免影響到企業(yè)正常生產(chǎn)運(yùn)營，為高壓配電柜運(yùn)行提供保障。

2.3 合閘拐臂材質(zhì)不合格

某變電站在一次設(shè)備檢修維護(hù)中，發(fā)現(xiàn)斷路器無法正常合閘，通過對線圈鐵芯、金屬顆粒、拐臂等進(jìn)行成分分析、顯微組織和硬度檢測，得出合閘拐臂材質(zhì)存在不良顯微組織問題，導(dǎo)致材質(zhì)脆性增加，降低其承受動載荷能力。在拐臂撞擊掣子滾軸過程中，應(yīng)力集中的邊角處出現(xiàn)崩裂，產(chǎn)生的碎屑楔入線圈鐵芯，引起斷路器無法正常合閘問題。在外觀檢查中，拐臂頭與掣子滾軸接觸面存在較大磨損問題，邊緣黑色表皮脫落，呈現(xiàn)金屬光澤，邊角有崩裂破損缺口，且凹凸不平，有多個不同方向的起源點與擴(kuò)展走向。一些區(qū)域存在研磨痕跡，表面比較光滑，也有的區(qū)域斷面粗糙完整，為放射狀條紋。根據(jù)缺口形貌判斷拐臂邊角缺損金屬多次受力崩裂，而非一次形成。對拐臂金相顯微組織與硬化層進(jìn)行檢測，拐臂材質(zhì)存在嚴(yán)重成分偏析問題，合金元素沿晶界面偏析明顯，偏析區(qū)域硬度較高。

處理方法：定期測試高壓配電柜斷路器分合閘速度等性能參數(shù)，第一時間調(diào)整不正常的合閘速度，防止沖擊荷載過大引起拐臂損傷問題。要將材質(zhì)檢驗結(jié)果反饋給斷路器供應(yīng)商，讓其在拐臂生產(chǎn)過程熱處理工藝上加強(qiáng)控制，避免出現(xiàn)影響材質(zhì)性能的不良組織。

結(jié)束語

在高壓配電柜斷路器出現(xiàn)故障后，如出現(xiàn)無法電動分合閘、線圈被燒毀等情況時，傳統(tǒng)處理僅僅關(guān)注控制回路短路、斷線、機(jī)構(gòu)卡澀等問題，很難解決分合閘線圈老化等引起的故障。本文結(jié)合斷路器故障實例，針對分合閘異常提出判定方法與處理措施，同時驗證方法有效性與合理性，結(jié)果顯示能夠解決斷路器合閘問題，保證高壓配電柜正常運(yùn)行。