淺析ABB LTB245 E1系列開關典型故障案例

王 肖 董德勇 周 驍 揣振國 王宇霖

（1. 國網江蘇省電力公司檢修分公司，南京 210000；2. 國網江蘇省電力公司泰州供電公司，江蘇 泰州 225300）

隨著對現代電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求的不斷提升，即便短暫的停電也會給經濟社會發(fā)展和國民生活產生極大影響[1-3]。因此，對于供電系統(tǒng)的工作人員來講，熟悉斷路器的運行性能，掌握典型斷路器的結構和常見故障，對維護檢修相關開關設備顯得尤為必要。

ABB生產的LTB245E1斷路器是現階段220kV變電站常用的開關設備之一，采用彈簧自能式 SF6滅弧裝置[4-5]，由3個獨立極柱組成，每個極柱又由機械操作部分、支柱絕緣瓷瓶和滅弧室三部分組成。滅弧室內的動觸頭由保護套管中的絕緣拉桿傳動分合構成斷路器的電氣分合主回路，極柱內部充有SF6氣體作為滅弧介質，20℃時氣體的絕對壓力為0.7MPa，下部操作機構由合閘彈簧、分閘彈簧和驅動單元組成[6-7]。合閘操作后驅動單元給合閘彈簧儲能，一次操作可以完成斷路器分-合-分操作，通過給分、合閘線圈加以對應操作電源，可實現對斷路器的分合閘控制[8-10]。

1 事故現場

1.1 B相機構合閘不成功，三相不一致動作

2016年11月4日11時15分，運行操作人員在保護屏上對220kV白馬變電站220kV白興4658斷路器操作時發(fā)現機構箱出現異響，該斷路器B相出現開關合閘不成功現象，隨即三相不一致繼電器動作，A、C兩相跳閘，重復操作3次后仍未能成功，運行人員完成相關安全措施后，檢修人員及廠家人員現場檢查后，打開B相機構箱發(fā)現合閘拐臂斷裂痕跡，機構箱底部存在有合閘拐臂震碎殘片，合閘緩沖器存在一定的滲漏油痕跡。

1.2 儲能指示不成功，電機回路無法斷開

2016年3月2日14時05分，泰州運維站變電檢修人員在對220kV生祠變電站220kV母聯2610斷路器進行分、合閘操作試驗時，發(fā)現母聯2610斷路器儲能電源開關合上后，A相機構箱內在儲能過程中發(fā)出“咯噠咯噠”異常響聲，儲能指示未成功，儲能電機持續(xù)處于轉動狀態(tài)，儲能回路無法切斷，斷路器無法正常分合操作，B、C兩相儲能電機工作正常，儲能指示無異常，機構箱內無燒焦異味。

圖1 事故現場狀態(tài)

2 現場勘查

2.1 分閘拐臂及分閘摯子斷裂

檢修人員到達現場后，經過勘查發(fā)現：220kV白興 4658斷路器機構箱內拉桿存在新的受合閘拐臂斷裂時磕碰的痕跡，彈簧處于正常儲滿能狀態(tài)，儲能限位開關小輪在儲滿能位置，與儲滿能位置線對齊無異常，斷路器處于分閘狀態(tài)，斷路器控制選擇開關已處于就地位置，儲能電機空開在合閘位置，合閘緩沖器在開關動作時，有明顯滲漏油跡象，合閘彈簧檢查未發(fā)現異常，現場檢查接線，除BG1-19線松脫外，其他接線均未被發(fā)現有松動跡象。對分合閘摯子檢查，未見明顯異常，現場未發(fā)現開關本體及機構其他配件存在異常，地腳螺栓、支架固定螺栓、機構與支架固定螺栓未見有松動跡象。根據現場檢查情況判斷，進行如下操作：檢修人員更換了白興 4658斷路器 B相合閘拐臂，清理了機構箱內緩沖器油污，隨后對該斷路器三相機械特性進行測試，測試數據顯示分閘2時間偏大。相關數據見表1。

2.2 儲能限位滾輪脫落

檢修人員對220kV生祠變電站220kV母聯2610斷路器A相機構箱現場勘查發(fā)現：經測試儲能電機電壓為 217V、電阻值為 8.7Ω，儲能回路無異常，開關儲能電機外表無明顯燒黑痕跡，無燒焦氣味，發(fā)現彈簧過儲能，機構箱內BW小輪固定板變形，儲能行程開關上固定BW小輪的一顆螺絲掉落。根據現場檢查情況判斷，進行如下操作：檢修人員確認將220kV母聯2610斷路器A相儲能電源分開，將控制選擇開關切換到就地位置，開關操作電源在斷開狀態(tài)，手動確認操動機構彈簧能量已釋放完畢，拆卸行程開關工作部件，并在機構箱底部找到脫落的固定螺絲，將已經受力變形的BW小輪固定板復原到正常工作狀態(tài)，將脫落螺絲回裝到固定板 BW小輪上并復緊，檢修人員將復原后固定板BW小輪回裝至開關操動機構箱相應位置，隨后對220kV母聯2610斷路器三相機械特性進行測試，測試數據顯示合閘速度偏低。相關數據見表3。

3 事故原因分析

3.1 短時間內頻繁操作

根據對白興4658斷路器故障描述和現場勘查，結合以往此類拐臂斷裂的原因判斷有5種可能因素：

1）機構過儲能，拐臂受過載沖擊而斷裂。檢查機構的儲能微動開關正常，儲能回路接線可靠無松動現象；核查機構儲能位置，符合出廠設置，基本排除了機構過儲能故障。

2）零件內部存在沙眼等鑄造缺陷。經過現場檢查肉眼未見明顯鑄造缺陷，放大鏡下檢查存在少許縮孔。

3）無延時分合開關，分合閘拐臂相互撞擊斷裂。開關在做無延時操作時，合閘拐臂與分閘拐臂相向運動，會互相撞擊，導致拐臂在最薄弱處斷裂。

4）空合斷路器時，合閘拐臂強烈撞擊分閘拐臂，導致斷裂。二次空合操作的時候，合閘拐臂與扣在分閘摯子上的分閘拐臂存在接觸并發(fā)生硬碰硬的撞擊的可能。造成的后果是使分閘拐臂在最薄弱處斷裂。

5）操作不規(guī)范。如果存在短時間內頻繁操作的現象，那么兩次合閘時間間隔短，多次儲能結束就立即操作。斷路器的標準操作時間為分—0.3s—合分—180s—合分，如多次合閘時間間隔過短，不符合操作要求，受斷路器內部氣體平衡、緩沖器回油、機械震動及儲能時間等因素的影響，頻繁操作就會對傳動零件造成損傷。

造成合閘緩沖器滲漏油跡象的原因經分析是在合閘指令發(fā)出后，合閘線圈動作，帶動合閘摯子和拐臂運動，此時合閘拐臂斷裂，強大的合閘能量作用在合閘緩沖器上使其短時間回油。更換完合閘拐臂之后，重新操作斷路器，緩沖器工作正常。

綜合以上5種原因分析，造成本次白興4658斷路器無法合閘，三相不一致動作的直接原因是：運維人員對斷路器操作過于頻繁，未在一次斷路器操作結束后180s后進行再次操作，加之合閘拐臂自身工藝存在缺陷，造成本次合閘拐臂受力斷裂。

3.2 BW小輪松動、偏移、變形

220kV生祠變電站220kV母聯2610斷路器A相操動機構彈簧過儲能故障原因，經分析是操動機構內部緊固儲能限位行程開關其中一個螺絲（實際兩個固定螺絲）由于斷路器長期操作振動掉落，造成開關電機在儲能過程中儲能限位滾輪BW小輪固定板在電機轉動的強大扭力下存在偏移、變形，進而造成A相操動機構過儲能，引起儲能電機完成儲能后無法有效切斷，不滿足斷路器合閘條件。同時卷簧本身由于過儲能操作工作狀態(tài)受到一定影響，斷路器合閘速度不符合標準。

4 測試數據分析

1）經過檢修人員對220kV白馬變電站白興4658斷路器B相分合閘拐臂及分閘摯子進行更換后，在現場用開關測試儀器操作開關3次，測試數據顯示分閘2操作電源動作電壓在合格范圍內，分閘2時間略微偏長，相關數據見表 1。檢修人員隨即現場調整分閘2線圈動作行程后，縮短重新對開關三相動作特性進行測試，5次操作后各項參數均顯示正常，相關數據見表2。

表1 調試前后開關機械特性參數

表2 調試前后開關機械特性參數

2）經過檢修人員對 220kV生祠變電站 220kV母聯2610斷路器A相機構箱內儲能限位板矯正并將復原固定螺絲后，經過測試發(fā)現220kV生祠變母聯 2610斷路器 A相合閘速度為7.1m/s，不符合正常工作標準。相關數據見表 3。經過重新校準合閘彈簧彈力后，母聯 2610斷路器 A相合閘速度為7.5m/s，符合斷路器工作標準，其他機械特性數據均在合理范圍內，彈簧彈力調試合格。相關數據見表4。

表3 調試前后開關機械特性參數

表4 調試前后開關機械特性參數

根據以上幾個步驟的測試數據顯示，開關各項動作特性均在正常范圍以內，檢修人員針對 220kV生祠變220kV母聯2610斷路器A相故障予以排除。檢修人員相繼對母聯2610斷路器A、B、C相依次進行 6次分、合閘操作，3相儲能電機均無異常響聲，儲能時間在合理范圍以內，電機未見過儲能現象，開關分合、閘指示正常，現場無遺留問題。

5 結論

1）開關機構儲能回路正常，而拐臂自身材料以及斷路器傳動過程中運維人員頻繁操作是導致合閘拐臂損傷斷裂的最大可能因素。

2）開關操作中，運維人員應注意在分、合儲能開關時，識別開關操動機構有無異響，定期對機構內部進行檢查，防止重要部件松動和脫落。

3）開關的修試過程中，檢修人員應注重對儲能電機異響識別能力，發(fā)現電機出現老化、卡澀等現象，必須及時處理并加強對其的保養(yǎng)，并應當緊固重要部件的螺絲。