一起柱上真空斷路器拒動故障分析

章學(xué)兵，梁亞明，夏 震，駱國防，廖 巍

(1. 國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799； 2. 國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海 200437)

作為提升配網(wǎng)安全性的關(guān)鍵部件，柱上斷路器廣泛應(yīng)用于配網(wǎng)分段、聯(lián)絡(luò)及支線中，對提升供電可靠性具有重要作用[1]。柱上斷路器的主要用途有兩個(gè)方面：一是根據(jù)運(yùn)行需要，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移；二是在配網(wǎng)發(fā)生故障的情況下，快速準(zhǔn)確地隔離故障點(diǎn)，縮小停電范圍。柱上斷路器在其壽命周期內(nèi)的操作次數(shù)是有限的，隨著環(huán)境的改變及使用年限的增加，動靜觸頭燒蝕嚴(yán)重、操作機(jī)構(gòu)卡澀、彈簧疲勞及控制器失靈等故障逐漸增多，嚴(yán)重影響柱上斷路器分合閘的可靠性[2]。

本文通對一起柱上真空斷路器拒合閘故障進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)某廠家生產(chǎn)的柱上斷路器在安裝工藝方面存在缺陷，通過采取改進(jìn)措施及時(shí)避免同類故障的再次發(fā)生。本文可為同類設(shè)備拒分、合閘故障分析提供參考。

1 柱上斷路器常見故障

為快速、準(zhǔn)確地查找故障原因，需要深入了解柱上斷路器發(fā)生故障的類型，有針對性地對故障原理進(jìn)行分析、研究，提升柱上斷路器故障診斷能力。城市配網(wǎng)中柱上斷路器常見故障有拒動、誤動、卡澀及斷裂4種，故障發(fā)生原因如匯總表1所示。

2 柱上真空斷路器結(jié)構(gòu)

柱上斷路器按滅弧介質(zhì)主要分為油斷路器、真空斷路器及SF6斷路器。油斷路器主要應(yīng)用在早期，隨著科技的進(jìn)步，從國外引進(jìn)、消化并自主研發(fā)出真空斷路器及SF6斷路器。真空斷路器主要應(yīng)用于電壓較低的線路上，SF6斷路器主要應(yīng)用于中高壓線路上。

表1 配網(wǎng)柱上斷路器常見故障及原因

本文分析的拒動故障柱上斷路器為戶外高壓交流柱上永磁真空斷路器，型號為ZW32-12FG/M630-20，如圖1所示。斷路器主體為三相支柱式結(jié)構(gòu)，永磁操動機(jī)構(gòu)與滅弧室良好配合，電流互感器外置，端子出線，外側(cè)選配隔離裝置，坐式安裝結(jié)構(gòu)。同時(shí)根據(jù)運(yùn)行需要配置保護(hù)電流互感器、零序電流互感器、電壓互感器及無線遙控器，作為控制器的模擬量測量裝置，實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)、監(jiān)測、控制和遠(yuǎn)程操作[3]。

圖1 故障柱上斷路器

隔離開關(guān)主要起到指示和保護(hù)作用，給作業(yè)人員制造一個(gè)明顯的斷開點(diǎn)。滅弧室主要起到滅弧作用，是最重要的組成部分?；ジ衅魇菙嗦菲鞯年P(guān)鍵部件，其作用是將電磁能轉(zhuǎn)化為動能，執(zhí)行斷路器控制信號，控制器與斷路器主體形成操動運(yùn)作的結(jié)構(gòu)。斷路器和控制器采用多芯通信電纜連接輔助開關(guān)，起到安全和指示作用。

3 故障分析

2022年2月15日，某配網(wǎng)發(fā)生一起柱上斷路器故障，柱上斷路器儲能機(jī)構(gòu)不能進(jìn)行儲能操作，無法實(shí)現(xiàn)分、合閘。該斷路器于2020年12月投運(yùn)，在運(yùn)時(shí)間14個(gè)月。

第一步：對更換下來的柱上斷路器進(jìn)行故障分析。根據(jù)柱上斷路器的故障描述判定斷路器發(fā)生拒動故障，根據(jù)表1常見原因進(jìn)行逐項(xiàng)排除，得出初步結(jié)論：觸點(diǎn)接觸不良引起斷路器拒動。

第二步：對二次設(shè)備進(jìn)一步排查，發(fā)現(xiàn)柱上開關(guān)在與控制器配合時(shí)，電動不能操作，無法進(jìn)行電動分、合測試，手動分、合正常。

第三步：檢查控制器時(shí)未檢測到分、合位輔助位置信號?？刂破魅鐧z測不到輔助位置信號，會默認(rèn)柱上設(shè)備不具備分合操作的條件，進(jìn)而導(dǎo)致控制器不能控制柱上設(shè)備分合。

第四步：檢查分、合位信號輔助點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，分閘信號回路輔助開關(guān)接線插件接觸不良，線鼻在壓接過程中線束位置前移，緊固位置壓在二次線絕緣層上，導(dǎo)致與線鼻沒有可靠接觸，柱上開關(guān)在運(yùn)輸、安裝及運(yùn)行過程中受震動導(dǎo)致導(dǎo)體與線鼻分開，造成分閘信號回路接觸不良，控制器無法采集分閘信號，造成電動不能合閘。二次線壓接不良如圖2所示。分、合位信號輔助點(diǎn)如圖3所示。

圖2 二次線壓接不良

圖3 分、合位信號輔助點(diǎn)

圖4 26芯航空插頭接線示意圖

斷路器主體與控制器采用26芯CZ航空插頭連接，26芯航空插頭的第19、20、21位為輔助回路遙信端子，如圖4所示。斷路器在出廠試驗(yàn)及到現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)未發(fā)生控制器無法采集分、合閘信號問題；為此，柱上斷路器運(yùn)行中發(fā)生拒動故障的原因是運(yùn)行過程中頻繁操作的震動，造成JX-5端子接觸不良，導(dǎo)致遙信公共端點(diǎn)信號傳輸不正常，控制器無法接收遙信公共端點(diǎn)信號，從而引發(fā)斷路器儲能機(jī)構(gòu)拒動故障。

4 故障分析結(jié)論

本次戶外高壓交流柱上永磁真空斷路器儲能機(jī)構(gòu)故障的原因是分、合閘信號回路輔助開關(guān)接線插件壓接不良，在運(yùn)行中受到震動，造成JX-5端子接觸不良，導(dǎo)致控制器無法接收遙信公共端點(diǎn)信號，引發(fā)柱上斷路器儲能機(jī)構(gòu)拒動故障。

5 改進(jìn)措施

設(shè)備制造階段采用線束自動加工，避免人為因素控制不良引起的零部件質(zhì)量問題。

設(shè)備安裝階段對生產(chǎn)現(xiàn)場手動壓接的產(chǎn)品實(shí)施壓接質(zhì)量專項(xiàng)復(fù)核，防止類似質(zhì)量問題的再發(fā)生。

6 結(jié)語

柱上斷路器具有集成度高、結(jié)構(gòu)輕巧、燃弧時(shí)間短、安全無污染、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于城市配網(wǎng)中，加速了配網(wǎng)升級改造，提升了供電可靠性。本文通過一起柱上真空斷路器拒動故障案例，介紹了斷路器故障排查的基本流程，找到了故障發(fā)生的根本原因，并有針對性地提出了改進(jìn)措施，為強(qiáng)化斷路器入網(wǎng)質(zhì)量提供了重要支撐，同時(shí)也可為柱上真空斷路器故障診斷提供參考和借鑒。