開關(guān)柜斷路器拒動(dòng)原因與分合閘線圈故障分析

歐龍生

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，廣東河源517000）

0 引言

當(dāng)前，國內(nèi)高壓開關(guān)柜生產(chǎn)廠家較多，且產(chǎn)品樣式也各有不同，其中以金屬鎧裝封閉式開關(guān)柜最為常見。斷路器是開關(guān)柜主要設(shè)備，而斷路器拒動(dòng)則主要發(fā)生于開關(guān)分合閘操作及繼電保護(hù)設(shè)備發(fā)出動(dòng)作信號的情況下，此時(shí)斷路器拒動(dòng)，就不能及時(shí)有效切斷或合閘線路。大致可以將拒動(dòng)原因分為電氣故障與機(jī)械故障兩種。

1 機(jī)械故障原因與應(yīng)對措施分析

對于配電室而言其往往集中了大量高壓設(shè)備，而室內(nèi)空間有限，這也使得作業(yè)人員操作時(shí)往往與設(shè)備相距較近。為了避免誤操作以及合閘不到位等情況發(fā)生，近些年“五防”措施應(yīng)用越來越廣泛。大量的五防措施在有效規(guī)避不合理操作的同時(shí)，也增加了大量故障隱患。

1.1 斷路器拒分合閘

究其原因，主要為分合閘頂桿未能與分合閘擋板充分接觸或分閘擋板和連桿之間出現(xiàn)松動(dòng)，繼而造成相關(guān)分合閘操作未能及時(shí)響應(yīng)。針對此類情況，可通過對頂桿長度及合閘擋板角度進(jìn)行調(diào)整來避免。

1.2 斷路器儲(chǔ)能后自動(dòng)合閘與手車不到位

前者主要是因?yàn)閿嗦菲鳈C(jī)構(gòu)內(nèi)部儲(chǔ)能半月板在合閘半軸卡的位置較淺，另有一些甚至是未能有效卡住，繼而造成設(shè)備儲(chǔ)能完畢后直接自動(dòng)合閘；其次也有可能為合閘頂桿卡死，繼而使得設(shè)備始終處于要合閘狀態(tài)，一旦設(shè)備完成儲(chǔ)能則立即進(jìn)行合閘操作。通常對于此類問題可以基于以下措施進(jìn)行規(guī)避，即更換新的合閘頂桿、對合閘半軸角度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)增，使得半軸卡角度減小，并確保儲(chǔ)能半月板卡可以牢牢與半軸接觸。而手車推送不到位，則需相關(guān)作業(yè)人員在搖手車時(shí)務(wù)必按照相關(guān)操作規(guī)范進(jìn)行，通常使得手車低端兩把手正確到位、把手兩端均準(zhǔn)確卡入位即可。

2 電氣故障原因與應(yīng)對措施分析

2.1 分合閘線圈故障

分閘回路輔助開關(guān)觸點(diǎn)使用不當(dāng)。對于分閘動(dòng)作回路通常設(shè)有一延時(shí)閉合觸點(diǎn)，其目的主要是確保斷路器在執(zhí)行合閘操作時(shí)如若出現(xiàn)短路則可以有充足時(shí)間實(shí)現(xiàn)脫扣。而實(shí)際中當(dāng)斷路器合閘時(shí)間遠(yuǎn)短于分閘時(shí)間，斷路器未及時(shí)有效脫扣時(shí)已經(jīng)合閘到位。該情況下，分閘控制回路延時(shí)觸點(diǎn)將失去其意義。開關(guān)機(jī)構(gòu)故障也有可能造成分合閘線圈損毀。斷路器滅弧室內(nèi)導(dǎo)電桿導(dǎo)向板損毀，繼而造成電桿與原本運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生偏離，當(dāng)需要執(zhí)行合閘操作時(shí)，導(dǎo)電桿無法正常運(yùn)行，在反作用力作用下，線圈鐵芯過載，長時(shí)間過載最終將造成線圈燒毀。

2.2 分閘電磁鐵與合閘接觸器故障

分閘線圈松動(dòng)使得斷路器在執(zhí)行分閘操作時(shí)鐵芯移位，造成鐵芯卡澀情況，增加了線圈燒毀隱患；其次移位線圈的鐵芯其動(dòng)作行程相對較小，因此當(dāng)分閘回路通電時(shí)，鐵芯難以將脫扣機(jī)構(gòu)頂開，繼而使得分閘線圈長時(shí)間帶電運(yùn)行，基于大電流影響最終燒毀線圈。而合閘過程亦然如此，合閘操作往往通過接觸器動(dòng)作于合閘線圈，繼而使斷路器合閘。而一旦接觸器發(fā)生故障，未能及時(shí)斷開，則會(huì)使得合閘線圈長時(shí)間帶電運(yùn)行，最終造成線圈燒壞。

2.3 避免線圈燒毀措施分析

可以用一普通常開觸點(diǎn)代替分閘回路延時(shí)閉合觸點(diǎn)，并對輔助觸點(diǎn)以及開關(guān)拐臂等部位螺絲、分合閘線圈固定情況等進(jìn)行周期性排查，確保其工況良好。對于分合閘線圈鐵芯也應(yīng)進(jìn)行及時(shí)檢查，確保鐵芯不存在卡澀情況。最后，應(yīng)當(dāng)對開關(guān)四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，對開關(guān)自由脫扣動(dòng)作是否合理、低壓動(dòng)作實(shí)驗(yàn)是否達(dá)到要求等進(jìn)行仔細(xì)排查。

3 案例分析

3.1 故障概述與原因分析

雷雨天氣，某變電站值班人員發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜10 kV線路出現(xiàn)重合閘失敗，而微機(jī)綜保面板則顯示正常。設(shè)備重合閘后開關(guān)未有合上，隨后基于遙控依舊合閘失敗。檢修人員依據(jù)二次側(cè)圖紙對現(xiàn)場進(jìn)行勘察。圖1所示為該開關(guān)柜保護(hù)原理圖。

圖1 開關(guān)柜保護(hù)原理圖

檢修人員通過查看現(xiàn)場微機(jī)綜保歷史數(shù)據(jù)，得知由于遭到雷擊，斷路器瞬間動(dòng)作跳閘，隨后重合閘機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，微機(jī)綜保發(fā)出重合閘指令，而此時(shí)斷路器未有合閘，值班人員發(fā)現(xiàn)后用手動(dòng)遙控合閘形式也無法合上斷路器。因此檢修人員斷定，整個(gè)開關(guān)柜某一機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題，繼而使得合閘線圈燒毀，致使斷路器喪失合閘能力，即便是人工遙控合閘依然無法實(shí)現(xiàn)合閘效果。通過排查發(fā)現(xiàn)微機(jī)綜保OUT出口已經(jīng)燒毀，驗(yàn)證了檢修人員猜想。微機(jī)綜保OUT出口其線路分?jǐn)嗄芰τ邢?，可以? A電流情況下達(dá)到較好的分?jǐn)嘈Ч鴮?shí)際現(xiàn)場由于機(jī)構(gòu)故障致使合閘電流未有及時(shí)分?jǐn)?，因此?dāng)下OUT出口實(shí)際切斷的為一個(gè)遠(yuǎn)大于1 A的電流，遠(yuǎn)超出觸點(diǎn)的開斷能力，當(dāng)執(zhí)行開斷時(shí)，大電流形成電弧最終燒壞該出口，使得觸點(diǎn)始終粘連在一起。

3.2 應(yīng)對措施分析

針對微機(jī)綜保OUT出口分?jǐn)嗄芰τ邢?，可通過適當(dāng)延長脈沖返回時(shí)間的方式進(jìn)行彌補(bǔ)。適當(dāng)延長觸點(diǎn)返回時(shí)間，能很好地規(guī)避分合閘脈沖在遇到故障時(shí)返回瞬間大電流的情況。

圖2所示為遙控回路邏輯，如圖所示，原本該線路設(shè)計(jì)接點(diǎn)返回時(shí)間約為25個(gè)周期，時(shí)間約為0.5 s，而如若將該值增加值2 000個(gè)周期，則相應(yīng)的返回時(shí)間也會(huì)增加，從而可有效避開大電流對觸點(diǎn)的影響，降低觸點(diǎn)燒壞概率，確保設(shè)備工況滿足要求。

圖2 遙控回路邏輯圖

而對于斷路器分合閘線圈燒毀現(xiàn)象，則可采取以下兩方面措施：首先，應(yīng)提高日常對于整個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)潤滑以及清理工作的力度，從而降低機(jī)構(gòu)發(fā)生卡澀的概率；其次，可以將具備較大容量的重載元件搭載于分合閘回路上，這樣一旦斷路器機(jī)構(gòu)發(fā)生卡澀等情況，可以基于該元件立即對大電流進(jìn)行切斷，從而確保對重合閘接點(diǎn)以及分合閘線圈的保護(hù)。對于重合閘出口觸點(diǎn)燒毀問題，則可通過對微機(jī)綜保合閘失靈時(shí)間進(jìn)行整定，從而起到保護(hù)觸點(diǎn)的效果。將該合閘失靈時(shí)間關(guān)閉，則即便機(jī)構(gòu)發(fā)生卡澀拒動(dòng)，相關(guān)接點(diǎn)依舊不會(huì)自動(dòng)返回切斷大電流燒壞接點(diǎn)，從而起到對接點(diǎn)的保護(hù)作用。

4 結(jié)語

高壓斷路器設(shè)備的可靠運(yùn)行對于保障整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性意義重大。一旦發(fā)生斷路器拒動(dòng)情況，勢必帶來一系列安全隱患。此外，也有可能造成上一級斷路器的分?jǐn)?，繼而擴(kuò)大事故影響范圍，對當(dāng)?shù)卣Ｉa(chǎn)生活等造成嚴(yán)重負(fù)面影響。此次就機(jī)械故障與電氣故障兩方面，對造成開關(guān)柜斷路器拒動(dòng)的原因進(jìn)行分析。通過具體案例，詳細(xì)闡述了斷路器重合閘失敗原因，就微機(jī)綜保相關(guān)參數(shù)設(shè)置以及加強(qiáng)日常機(jī)械檢修排查力度等方面，提出了相關(guān)改善措施。未來隨著人們生活水平不斷提高，對于供電質(zhì)量的要求勢必也會(huì)越來越高。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)通過不斷學(xué)習(xí)與自我提高，掌握有效事故應(yīng)對措施，繼而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，確保供電質(zhì)量。