LWG9-252型斷路器液壓彈簧機構儲能故障分析

陶志東 趙軍 嚴廣 郭杰

摘要：本文對某變電站LWG9-252型斷路器操作機構儲能電機燒損原因進行細致的分析，特別是對儲能電機保護回路、控制回路、電源回路進行細致分析，對斷路器操作方法和儲能電機控制回路提出改進措施，并對儲能電機運行維護提出建議。

關鍵詞：斷路器;彈簧機構;儲能

一、故障基本情況

某日，某變電站運維人員在巡視檢查設備狀態(tài)時發(fā)現某間隔斷路器存在“油壓低告警”、“電機過流過時告警”、“壓力降低禁止重合閘”等異常信號，隨后對斷路器儲能機構進行檢查，手動復歸斷路器匯控箱信號，信號無法復歸，并發(fā)現C相彈簧位置與另外兩相不一致，未儲能到位，打開機構箱后柜門檢查發(fā)現電機已經燒毀。

此型號斷路器是西安西開高壓電氣股份有限公司生產的LWG9-252型斷路器，操作機構為CYA3-Ⅱ型液壓彈簧機構。

二、斷路器儲能過程簡介

當油壓壓力降低到一定值時，限位開關33hb閉合，接觸器88M線圈得電，電機回路中88M接觸器的觸點閉合，電機開始工作對斷路器打壓;同時啟動時間繼電器48T開始計時。正常情況下，在時間未達到時間繼電器設定的打壓延時時間，斷路器壓力即達到正常值，33hb斷開控制回路，電機停止運轉，打壓結束。

斷路器發(fā)生“電機過流過時”告警，是由輔助繼電器49MX動作接通報警信號回路所致，以下兩種情況導致“電機過流過時”告警：

（1）儲能機構故障使壓力無法達到額定值，或行程開關33hb故障使其常閉觸點無法斷開，時間繼電器48T得電30s（整定值）后，常開觸點（67，68）閉合，輔助繼電器49MX得電動作，常開觸點（13，14）閉合自保持，常閉觸點（31，32）斷開儲能接觸器88MA電源，可防止電機因長時間加壓而燒毀。

（2）電機碳刷接觸不良、卡澀或打壓時間過久，導致電機電流過大，熱繼電器49M動作，常閉觸點（97、98）閉合輔助繼電器49MX控制回路，49MX得電斷開儲能接觸器88MA電源，可防止電機因電流過大而燒毀。

三、故障原因分析

儲能電機燒毀主要是由于電流過大或頻繁運行熱量來不及散發(fā)引起。

因現場出現“電機運轉過流過時”信號，可判定電機保護回路處于接通狀態(tài)，通過輔助繼電器49MX的常閉觸點（31-32）斷開電機控制回路，強制打壓結束。

為驗證上述分析的正確性，現場用萬用表測量電機保護回路，發(fā)現時間繼電器68號端子（時間繼電器延時觸點下端口）帶電，與正常相異常，與分析一致。

為判定是時間繼電器延時觸點（67-68）閉合，還是熱偶49M的觸點（97-98）閉合導致電機保護回路導通，現場分別進行信號復歸（按下復歸按鈕RESET）和熱偶復歸后，發(fā)現經過長達12分鐘時間（正常情況下時間繼電器整定時間為150s左右）后，發(fā)“電機過流過時”報警信號，因此排除熱偶作用導致的回路接通，應該是時間繼電器存在故障，導致延時觸點未按設定時間閉合。通過電機控制回路圖可以看出，電機持續(xù)打壓、時間繼電器持續(xù)計時應是電機控制回路一直處于接通狀態(tài)導致，結合現場檢查發(fā)現C相儲能未到位，判定是因為斷路器壓力低，致使壓力斷路器33hb一直處于閉合狀態(tài)，從而使得電機控制回路處于導通狀態(tài)，最后只能通過時間繼電器48T，啟動輔助繼電器49MX來強制斷開電機控制回路，終止打壓狀態(tài)。

再次對現場檢查發(fā)現，與正常相相比，C相彈簧機構的限位開關處于非正常位置，未能將滾輪頂至正確位置，如下圖所示。限位開關因未達到正常位置，無法斷開，使得控制回路一直導通。由此可知，現場情況與分析一致。

因此，可以判定故障原因為限位開關處于非正常位置，使得電機控制回路處于閉合狀態(tài)，導致打壓電機一直處于工作狀態(tài)，同時打壓時間繼電器故障，未能在設定的延時后斷開打壓回路，而是在12分鐘后才切斷打壓回路，同時后臺報打壓過流過時信號。

綜合后臺信號報文和現場初始檢查狀態(tài)來看，后臺所發(fā)的過流過時信號并不是通過已故障的時間繼電器延時發(fā)出，而是電機過流所致，電機在分閘后短時已損壞。一是從后臺報文不難看出，斷路器分閘后20秒即發(fā)出過流過時信號，從損壞的時間繼電器校驗結果來看，時間并沒有達到，且現場檢查時電機回路的熱偶是在動作狀態(tài)。二是現場異常的C相的儲能彈簧位置并沒有到位，因為斷路器在全壓狀態(tài)下分閘一次后打至全壓正常需25秒，當打壓到20秒時，電機由于過流燒毀致使斷路器未完全儲能。

現場檢查時，發(fā)現儲能電機線圈燒黑，為確定電機是否還能運行，現場通過按壓接觸器，直接接通88MC后發(fā)現電機未打壓，確認電機燒毀。在電機已燒毀的情況下，電機保護回路由于49MX繼電器持續(xù)自保持，信號一直常發(fā)。停電期間未去復歸信號，導致未能及時發(fā)現時間繼電器的異常?？紤]到電機的負載特性，初步推斷造成電機燒毀的原因可能是：1.電機本身的絕緣問題，如電機進水;2.電機前面的接觸器吸合不良，頻繁抖動，電機回路處于頻繁得電失電狀態(tài)，高頻暫態(tài)過電壓致使電機絕緣擊穿燒毀。

四、故障處理過程

結合電機燒毀及儲能時間繼電器故障情況，更換斷路器C相電機及儲能時間繼電器，并對儲能時間繼電器進行重新整定，并驗證時間繼電器。

更換電機過程中檢查發(fā)現燒毀電機轉子換向器表面存在多處燒蝕痕跡。更換電機及儲能時間繼電器后，多次分合斷路器及手動泄壓進行觀察，斷路器C相電機儲能正常，電機運轉正常，時間繼電器能正確時間切斷儲能回路，故障情況消除。

五、現場運維檢修注意事項

1、建議更換同型號斷路器電機壓緊彈片、電機碳刷及時間繼電器，對電機轉子換向器表面同心度和光潔度進行檢查，確保斷路器儲能回路工作正常。

2、定期對斷路器機構的控制回路、液壓油位、電機碳刷等進行維護檢查;倒閘操作前后，均應對現場的斷路器油壓、SF6壓力進行檢查，由于220kV斷路器無油壓表，可通過機構箱內彈簧的儲能位置是否到位來判斷。

3、對后臺出現的異常信號要及時進行分析和現場必要的檢查，確保能及時發(fā)現設備出現的不良工況，使設備及時得到消缺，也便于后期開展故障原因分析。

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