柱上斷路器控制回路故障的分析與解決

何 斌 宋志華 楊興平 果曉斌 朱 勇 李 軍 張志軍

中國(guó)石油化工集團(tuán)勝利石油管理局電力分公司 山東東營(yíng) 257000

1 故障情況

在油田電網(wǎng)中,有數(shù)量較多的無人值守變電站。無人值守變電站處于沿海灘涂,負(fù)荷較低,出線不多,考慮到防腐、防海潮問題,6 kV母線常采用架空框架式,出口斷路器采用防腐性能優(yōu)異的ZW20-12型柱上斷路器。在安裝和調(diào)試過程中,ZW20-12型柱上斷路器出現(xiàn)一些問題,造成控制開關(guān)無故跳閘、保護(hù)裝置燒毀等現(xiàn)象。對(duì)發(fā)生故障較多的大二變ZW20-12型柱上斷路器機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行開箱檢查,發(fā)現(xiàn)行程開關(guān)燒毀,觸點(diǎn)黏連。若不進(jìn)行處理,將會(huì)影響油田電網(wǎng)的安全運(yùn)行,給油田電網(wǎng)供電埋下較大的隱患。筆者以大二變大西線控制回路為例,進(jìn)行故障原因分析,并提出處理方案。

2 原因分析

更換全新ZW20-12型柱上斷路器后,檢查外部接線,與安裝圖紙一致無誤。然后進(jìn)行整組傳動(dòng)試驗(yàn),操作把手手動(dòng)合閘,控制電源熔斷器正極熔斷器管熔斷,合閘電源斷路器跳閘,6 kV控制總電源斷路器跳閘,6 kV斷路器能合閘但不儲(chǔ)能,測(cè)控保護(hù)裝置報(bào)控制回路斷線。從現(xiàn)象上初步判斷,發(fā)生了電源短路故障。核對(duì)外部接線無誤,問題應(yīng)該產(chǎn)生于6 kV斷路器內(nèi)部。從廠家圖紙上分析控制回路各個(gè)器件的動(dòng)作過程,如圖1所示,電機(jī)儲(chǔ)能回路和已儲(chǔ)能信號(hào)回路雖然不是使用同一對(duì)常開觸點(diǎn),但是兩對(duì)常開觸點(diǎn)共用一個(gè)行程開關(guān)CK,合閘瞬間行程開關(guān)CK動(dòng)作,造成正、負(fù)極電源短路。

圖1 控制回路圖紙

電機(jī)儲(chǔ)能回路使用行程開關(guān)CK的常閉觸點(diǎn)①、②,儲(chǔ)能完畢后行程開關(guān)CK動(dòng)作,常閉觸點(diǎn)①、②斷開,常閉觸點(diǎn)①接合閘電源負(fù)極。已儲(chǔ)能信號(hào)在保護(hù)裝置中采用共負(fù)極公共端,已儲(chǔ)能信號(hào)回路使用行程開關(guān)CK的常開觸點(diǎn)③、④,儲(chǔ)能完畢后行程開關(guān)CK動(dòng)作,常開觸點(diǎn)③、④閉合,常開觸點(diǎn)④接信號(hào)電源正極。

進(jìn)一步分析,在合閘瞬間,儲(chǔ)能彈簧釋放,行程開關(guān)CK復(fù)歸,常開觸點(diǎn)③、④斷開,常閉觸點(diǎn)①、②閉合。常開觸點(diǎn)③、④斷開時(shí),與動(dòng)片間會(huì)產(chǎn)生一定拉弧。常閉觸點(diǎn)①、②閉合時(shí),與動(dòng)片間會(huì)產(chǎn)生電火花。由于行程開關(guān)的規(guī)格型號(hào)不適合220 V直流電壓使用環(huán)境,動(dòng)片與靜觸點(diǎn)之間的行程過短,不能有效熄滅直流電弧,由此常閉觸點(diǎn)①、動(dòng)片、常開觸點(diǎn)④之間會(huì)形成電弧維持,造成合閘電源負(fù)極與信號(hào)電源正極之間直接短路。信號(hào)電源正極接在控制電源后側(cè),因此在造成控制電源跳閘的同時(shí),又造成儲(chǔ)能電源斷路器跳閘。

3 處理方案

根據(jù)故障原因分析,控制回路中行程開關(guān)選擇存在缺陷,但由于ZW20-12型柱上斷路器機(jī)構(gòu)箱狹小,無法增加大行程開關(guān)。對(duì)此,從兩個(gè)方面進(jìn)行處理。

第一,擴(kuò)充行程開關(guān)數(shù)量?，F(xiàn)有設(shè)備中,行程開關(guān)安裝了兩臺(tái),再加裝一臺(tái)行程開關(guān),將電機(jī)儲(chǔ)能回路與已儲(chǔ)能信號(hào)回路分開,保證每臺(tái)行程開關(guān)內(nèi)部回路的獨(dú)立。

第二,改進(jìn)電機(jī)儲(chǔ)能回路。由于直流電機(jī)的工作性質(zhì),啟動(dòng)和斷開電機(jī)都會(huì)造成行程開關(guān)觸點(diǎn)出現(xiàn)火花、電弧。在觸點(diǎn)接通瞬間,觸點(diǎn)上流過數(shù)倍于工作電流的電流沖擊。在觸點(diǎn)斷開瞬間,電路儲(chǔ)存的電磁能以火花的形式在觸頭間釋放。這兩方面都會(huì)造成行程開關(guān)觸點(diǎn)的損耗。對(duì)此,在行程開關(guān)觸點(diǎn)兩端加裝阻容回路,減少電火花和電弧的產(chǎn)生。

綜合兩方面處理的控制回路處理方案如圖2所示。

圖2 控制回路處理方案

4 結(jié)束語

筆者對(duì)ZW20-12型柱上斷路器控制回路故障進(jìn)行分析,通過加裝行程開關(guān)和在觸點(diǎn)兩端加裝阻容回路,較好地解決了存在的問題。經(jīng)過一年多運(yùn)行,未發(fā)生影響斷路器分合閘的情況。處理方案原理簡(jiǎn)單,成本也很低,具有實(shí)用性。