開閉所GIS柜斷路器拒動(dòng)原因分析及對(duì)策

陸偉光 上海鐵路局調(diào)度所

開閉所GIS柜斷路器拒動(dòng)原因分析及對(duì)策

陸偉光 上海鐵路局調(diào)度所

針對(duì)滬寧城際南京西開閉所GIS開關(guān)柜斷路器拒動(dòng)故障，分析得出開關(guān)柜本體電動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、斷路器輔助接點(diǎn)接觸不良是主要原因，并對(duì)斷路器拒動(dòng)的相關(guān)原因及對(duì)策進(jìn)行探討。

高鐵供電；開關(guān)拒動(dòng)；原因分析；對(duì)策措施

近年來，隨著我局客運(yùn)專線的相繼開通，GIS開關(guān)柜作為主流產(chǎn)品已經(jīng)廣泛投運(yùn)于鐵路牽引變電所、分區(qū)所、電力配電所中。但是，由于開關(guān)柜本體機(jī)械卡滯、遠(yuǎn)動(dòng)通道不良、微機(jī)保護(hù)測控出口板故障等原因，滬寧城際、寧杭客專自投運(yùn)以來，斷路器拒動(dòng)的事件時(shí)常發(fā)生，嚴(yán)重影響鐵路供電的可靠運(yùn)行。通過下列幾種方式：

調(diào)度遙控操作：測控盤上SK轉(zhuǎn)換開關(guān)打遙控（調(diào)度）位，調(diào)度端發(fā)遙控命令，通過通信設(shè)備將操作指令傳遞至保護(hù)測控盤，實(shí)現(xiàn)斷路器的分合操作。

控制室遠(yuǎn)方操作：測控盤上SK轉(zhuǎn)換開關(guān)打屏控（當(dāng)?shù)兀┪?，通過控制屏分合閘按紐將操作命令傳遞至開關(guān)機(jī)構(gòu)箱，驅(qū)動(dòng)分、合閘線圈。

就地操作：通過開關(guān)柜機(jī)構(gòu)箱上的操作按鈕進(jìn)行就地操作。

因此，對(duì)無人值守的分區(qū)所、AT所，調(diào)度端在發(fā)控分合指令時(shí)，如開關(guān)拒動(dòng)，供電調(diào)度首先在確認(rèn)遠(yuǎn)動(dòng)通道正常的情況下，查看調(diào)度SCADA系統(tǒng)界面是否有故障報(bào)文產(chǎn)生，如控制回路斷線、開關(guān)壓力異常、斷路器儲(chǔ)能異常等信號(hào)，對(duì)照故障報(bào)文通知檢修人員處理。

1 故障概況

2013年4月25日3時(shí)40分，接觸網(wǎng)天窗檢修結(jié)束，供電調(diào)度送電倒閘時(shí)，南京西開閉所292DL遠(yuǎn)方拒動(dòng)，立即通知檢修人員搶修，檢修人員到達(dá)現(xiàn)場后，發(fā)現(xiàn)系開關(guān)柜本體電動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、斷路器輔助開關(guān)接觸不良，當(dāng)天進(jìn)行了臨時(shí)處理，因故障未根本上消除，5月10日又發(fā)生了無法進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)、當(dāng)?shù)夭僮?，影響南京西?dòng)車所正常供電，造成滬寧城際多趟列車出庫晚點(diǎn)。

2 原因分析

高壓開關(guān)拒動(dòng)其原因可分為兩類。一類是因電氣控制和輔助回路造成，表現(xiàn)為二次接線接觸不良，端子松動(dòng)，接線錯(cuò)誤，分合閘線圈因機(jī)構(gòu)卡澀或轉(zhuǎn)換開關(guān)不良而燒損，輔助開關(guān)切換不靈，以及操作電源、合閘接觸器、微動(dòng)開關(guān)等故障，另一類是因操動(dòng)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械故障造成，具體表現(xiàn)為機(jī)構(gòu)卡澀，部件變形或損壞，分合閘鐵芯松動(dòng)、脫扣失靈等。

2．1 控制回路斷線

如圖1所示，SK為裝在測控盤上的遙控/屏控（調(diào)度/當(dāng)?shù)兀┎僮鬓D(zhuǎn)換開關(guān)，WK為分/合閘按紐，開關(guān)柜本體裝有電動(dòng)、手動(dòng)鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)及分/合閘按紐。斷路器的控制操作可

斷路器位置信號(hào)可以用紅、綠燈監(jiān)視，也可以用位置繼電器監(jiān)視?？刂苹芈窋嗑€是常見的故障報(bào)警信號(hào)，控制回路斷線信號(hào)是由跳位繼電器與合位繼電器常閉觸點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成的,不論什么原因引起跳位繼電器與合位繼電器同時(shí)失磁，控制回路斷線信號(hào)都將報(bào)出，也可依據(jù)分合閘紅綠指示燈都不亮來判斷。引起控制回路斷線，主要原因有控制保險(xiǎn)熔斷，跳合閘線圈損壞，斷路器輔助接點(diǎn)接觸不良等。

控制回路斷線信號(hào)并不能監(jiān)視整個(gè)控制回路的完好性，在目前的情況下，基于廠家的設(shè)計(jì)，控制回路斷線信號(hào)僅僅是監(jiān)視保護(hù)屏外二次回路及開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部回路的完好性。沒有控制回路斷線信號(hào)報(bào)出，并不能說明整個(gè)回路沒有問題。在沒有異常信號(hào)的情況下，我們從控制屏合閘，開關(guān)合不上，就說明回路有問題，或者開關(guān)有問題，可以逐級(jí)排查，在控制屏（測控屏，后臺(tái)機(jī)等）進(jìn)行開關(guān)操作時(shí)，會(huì)啟動(dòng)保護(hù)屏內(nèi)手合繼電器（SHJ）、手跳繼電器（STJ）,繼電器動(dòng)作時(shí)會(huì)有很利索的“嚓嚓”的動(dòng)作聲音，如果不能聽到繼電器動(dòng)作的聲音，則說明保護(hù)屏內(nèi)操作繼電器沒有啟動(dòng)，可能是控制開關(guān)有問題，或者二次回路接線有松動(dòng)；也有可能是保護(hù)測控插板故障。如果操作箱內(nèi)繼電器能夠啟動(dòng)，開關(guān)仍然不能合閘，則表明開關(guān)合閘線圈沒有啟動(dòng)，說明問題仍然在二次設(shè)備、二次回路。如合閘線圈能夠進(jìn)行正常啟動(dòng)，機(jī)構(gòu)不動(dòng)，要檢查開關(guān)是否已儲(chǔ)能（彈簧機(jī)構(gòu)）、有無相互關(guān)聯(lián)的閉鎖信號(hào)、開關(guān)的各種壓力指標(biāo)是否正常。根本點(diǎn)就是要判斷保護(hù)屏操作箱繼電器是否啟動(dòng)，開關(guān)跳、合閘線圈是否啟動(dòng)，據(jù)此來判斷是控制回路還是開關(guān)本體機(jī)械故障。

2.2 開關(guān)分、合閘線圈燒毀

在對(duì)高壓開關(guān)的操作過程中，每年都有分、合閘線圈燒毀的情況發(fā)生，出于保證設(shè)備故障時(shí)可靠跳閘的需要，開關(guān)跳閘的可靠性比較高，線圈燒毀主要集中在合閘線圈。

目前的微機(jī)保護(hù)控制回路全部帶有分、合閘自保持回路，不論是手動(dòng)操作，還是自動(dòng)操作。只要合閘命令發(fā)出以后，合閘回路就一直處于自保持狀態(tài)，直到開關(guān)合上以后，依靠斷路器輔助接點(diǎn)的切換，斷開合閘回路合閘電流。如果開關(guān)由于種種原因開關(guān)沒有合上，或者是合上以后斷路器輔助接點(diǎn)沒有切換到位，則合閘保持回路將一直處于保持狀態(tài)，這樣持續(xù)下去，將會(huì)把合閘線圈燒毀。

開關(guān)在未儲(chǔ)能情況下合閘，也會(huì)把合閘線圈燒毀。對(duì)于彈簧機(jī)構(gòu)，開關(guān)在未儲(chǔ)能情況下合閘，特別是無人值守的分區(qū)所、AT所的遙控操作，如果未儲(chǔ)能信號(hào)不能及時(shí)傳到調(diào)度端，將會(huì)使操作人員誤操作，造成合閘線圈燒毀，甚至于燒毀保護(hù)裝置插件。

對(duì)于有人值守的牽引所，如開關(guān)拒合時(shí)，發(fā)出“控制回路斷線”告警，值守人員應(yīng)立即斷開該斷路器的空氣開關(guān),過幾秒鐘以后再合上，以防止合閘線圈燒毀。調(diào)度遙控操作時(shí)，值守人員也要在操作前到開關(guān)本體進(jìn)行檢查，檢查是否己儲(chǔ)能，操作完成后，也要到開關(guān)本體進(jìn)行確認(rèn)分合是否正常。

2.3 開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障

在外部回路正常的情況下，“手動(dòng)/電動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)性能不良，同樣引起開關(guān)拒合，將開關(guān)柜“手動(dòng)/電動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“手動(dòng)”控制模式下，現(xiàn)場可以操作，而將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“電動(dòng)”且“遠(yuǎn)方”控制模式，開關(guān)拒動(dòng)，轉(zhuǎn)換開關(guān)故障的主要原因是固定微動(dòng)開關(guān)的螺絲緊固不足。開關(guān)經(jīng)常動(dòng)作產(chǎn)生的震動(dòng)，會(huì)使原先就緊固不足的螺絲松動(dòng)，當(dāng)撥片在頂住微動(dòng)開關(guān)動(dòng)觸頭過程中，開關(guān)本體順著長方形滑動(dòng)，微動(dòng)開關(guān)無法閉合，這時(shí)開關(guān)本體一直處于手動(dòng)模式，故無法進(jìn)行相關(guān)電動(dòng)操作。

斷路器輔助開關(guān)性能不良，造成行程開關(guān)動(dòng)作而輔助開關(guān)位置卻不在相應(yīng)位置，儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)中固定行程開關(guān)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸的螺絲松動(dòng)，聯(lián)動(dòng)片與輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸脫離，使得輔助開關(guān)無法置于正確位置，導(dǎo)致儲(chǔ)能電機(jī)一直轉(zhuǎn)動(dòng)或不轉(zhuǎn)動(dòng)，造成開關(guān)拒動(dòng)或儲(chǔ)能電機(jī)燒損、傳動(dòng)齒輪損壞。

據(jù)有關(guān)運(yùn)行資料統(tǒng)計(jì)，開關(guān)柜機(jī)械故障特別是拒動(dòng)故障發(fā)生的比例最高，這是因?yàn)榕c機(jī)械操作相關(guān)聯(lián)的元件非常多，包括分、合閘回路串聯(lián)有很多環(huán)節(jié)。而且開關(guān)的操作無規(guī)律性，有時(shí)候長時(shí)間不操作，有時(shí)候卻要頻繁操作。另外，還受氣候環(huán)境變化的影響。

經(jīng)過分析，造成本次斷路器拒動(dòng)的主要原因是“手動(dòng)/電動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)及輔助開關(guān)設(shè)備性能不良引起，加之檢修調(diào)試不當(dāng)，致使斷路器儲(chǔ)能合閘輔助連桿銅片彎曲損壞，影響了儲(chǔ)能回路、合閘回路的正常導(dǎo)通，開關(guān)無法儲(chǔ)能，使拒動(dòng)故障升級(jí)。

3 對(duì)策措施

3．1 轉(zhuǎn)換開關(guān)性能不良處理措施

（1）加設(shè)固定板、增強(qiáng)轉(zhuǎn)換開關(guān)機(jī)械穩(wěn)定性。對(duì)微動(dòng)開關(guān)加裝固定板，拆除固定微動(dòng)開關(guān)的螺絲，換為螺絲與固定板裝置。如圖2、圖3所示。

圖2 轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)圖

圖3 將原螺絲改為固定板圖

增設(shè)固定板可以增加受力面，避免了現(xiàn)場緊固上端螺絲的用力過大而破壞微動(dòng)開關(guān)及其絕緣護(hù)片；再者，提高了安裝工藝質(zhì)量。由于受操作空間所限，維修人員拆裝單個(gè)螺絲難度較大，使用帶有內(nèi)螺紋的固定板，從一定程度上減少了緊固螺絲的難度。

（2）增加頂緊螺絲，提高撥片的穩(wěn)定性。

增加頂緊螺絲是給撥片在轉(zhuǎn)動(dòng)至電動(dòng)位置時(shí)增加一個(gè)支點(diǎn)，撥片在頂住微動(dòng)開關(guān)時(shí)的位置較未增加頂緊螺絲時(shí)要穩(wěn)定，同時(shí)在一定程度上減少了因震動(dòng)或微動(dòng)開關(guān)發(fā)生位移的隱患。

（3）短接微動(dòng)開關(guān)，使開關(guān)柜處于電動(dòng)狀態(tài)。

短接微動(dòng)開關(guān)有兩種措施：一是機(jī)械短接，即尼龍?jiān)鷰Ы壴鷦?dòng)觸頭，直接閉合微動(dòng)開關(guān)。二是電氣短接，即短接微動(dòng)開關(guān)所在回路電氣接點(diǎn)，使得開關(guān)柜處于電動(dòng)狀態(tài)。

3.2 輔助開關(guān)性能不良處理措施

對(duì)于輔助開關(guān)固定螺栓松動(dòng)而可能導(dǎo)致儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)損壞的故障，處理方法有：

先檢查手動(dòng)/電動(dòng)轉(zhuǎn)化開關(guān)工作狀態(tài)是否正常，其正常時(shí)，再檢查輔助開關(guān)相關(guān)接點(diǎn)是否導(dǎo)通。相應(yīng)電路處于正常狀態(tài)時(shí)，檢查輔助開關(guān)底座固定螺栓緊固情況，最后對(duì)聯(lián)動(dòng)片與輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸的緊固螺絲進(jìn)行檢查。

對(duì)該螺絲緊固需要注意：一是如果輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸與聯(lián)動(dòng)片脫離，這時(shí)應(yīng)檢查輔助開關(guān)的位置是否與儲(chǔ)能裝置的位置相對(duì)應(yīng)，核對(duì)確認(rèn)后再進(jìn)行緊固；二是可在緊固螺絲上涂適量螺紋膠，再進(jìn)行緊固，這里仍需要注意的是螺絲一定要緊固到位。如圖4、圖5所示。4結(jié)束語

圖4 輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸與聯(lián)動(dòng)片位置圖

圖5 螺絲緊固未松動(dòng)示意圖

實(shí)踐證明，經(jīng)過改進(jìn)后，有效地減少了開關(guān)拒動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。對(duì)于無人值守的分區(qū)所、AT所，斷路器能迅速準(zhǔn)確分合至關(guān)重要，一旦拒動(dòng)勢必造成事故擴(kuò)大，設(shè)備損壞、影響鐵路行車安全等嚴(yán)重后果，所以對(duì)斷路器拒動(dòng)必須引起高度重視，尤其對(duì)斷路器機(jī)械原因引起的故障，一旦有拒動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)馬上組織人員查明原因根除隱患，同時(shí)還應(yīng)重視檢修維護(hù)管理工作，定期維護(hù)保養(yǎng)。

[1]瞿兆良.變配電技術(shù).中國鐵道出版社，2005.

[2]王永康.繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置.中國鐵道出版社，2006.

[3]阿?，mGIS柜操作使用說明.

責(zé)任編輯：宋飛朱挺

來稿時(shí)間：2014-11-27