110 kV斷路器遠控分閘開關拒動跳閘線圈燒毀故障原因分析與處理防范

陳鐵軍

（廣東電網有限責任公司河源供電局，廣東河源517000）

1 事故概述

某電廠值班人員發現，當其在中控室內對電站內一110 kV開關執行分閘操作時，后臺反饋控制回路斷線情況。此時，主變保護動作光字亮紅，沒有保護動作開出。而主變保護屏上顯示該110 kV斷路器跳閘燈亮，但實際該斷路器未斷開。值班人員隨即趕往現場排查，發現該實地分閘線圈有燒焦痕跡。

2 事故原因分析

實際造成斷路器拒動的原因主要有兩個方面，即機械故障以及電氣故障。一旦本級斷路器發生故障，未能按照要求及時斷開線路，勢必造成越級跳閘，繼而使得變配電部分整個母線失壓，造成大面積停電事故。機械故障主要包括開關動作機構動力不足、開關自身存在設計缺陷等，而電氣故障則可能為二次設備接點融化、輔助觸點動作失靈等。檢修人員對現場斷路器開關機構性能及外觀等進行詳細排查，發現實際操作機構存在一定卡滯情況，隨后對其拐臂機構進行清理，其他未見任何機械異常。對于電氣部分進行排查，也未見任何控制回路以及微機綜保故障情況，因此著重對跳閘線圈燒毀原因進行分析。圖1所示為該110 kV斷路器控制回路原理圖。

實際在運行過程中由于斷路器屬于瞬間工作狀態，因此相關跳合閘線圈的設計也往往都是按照短時間工作狀態進行的。而實際上如若分合閘線圈長時間帶電，極有可能造成線圈燒毀。在正常情況下，當斷路器處于合閘狀態時，其輔助常開觸點QF閉合。開關跳閘控制回路有+KM→HWJ（斷路器合閘位置監視繼電器）→YJJ（斷路器異常閉鎖觸點）→QF→TQ，此時跳閘回路處于正常工作狀態，而合閘指示燈XD1處于常亮狀態。

圖1 該電站110 kV斷路器控制原理圖

此時現場檢修人員對跳閘線圈進行更換，指示燈以及初步的跳閘回路控制均顯示正常，而在對開關機構進行特性實驗時，數據結果顯示跳合閘時間數據不符合相關要求。因此對于此次跳閘線圈燒毀原因分析，確定跳閘回路是否正常是需要解決的難題。對斷路器輔助接點動作可靠性以及靈敏性等方面進行檢查，結果發現實際現場位于輔助觸點正上方為操作機構箱，其內部各個鏈條的傳動以及機構潤滑等填充了大量的潤滑油脂，而一些潤滑油恰好滴落至該QF輔助開關內，進而引起觸點接觸不良，觸點部分甚至已經出現黏合情況。對接觸點電阻進行測量，結果遠高于合理值。這也使得分閘控制回路輔助觸點直流電阻明顯增加，而跳閘回路線圈電流則大大降低，使得跳閘線圈長時間帶電運行難以正常切斷，導致線圈燒毀。除此之外，斷路器分合閘操作機構閂板由于油脂較大的黏性而發生卡澀，分合閘線圈閥桿難以快速有效頂開閂板，加上傳動機構潤滑油脂滴落使得輔助觸點接觸不良，且存在些微黏化情況，長時間帶電使得該輔助觸點難以有效快速切斷，最終導致線圈燒毀。

基于斷路器跳閘回路，當其處于正常工況下時，測得HWJ電阻值為2 kΩ，而跳閘線圈電阻值為200 Ω，QF輔助觸點電阻值為0，此時當斷路器處于合閘狀態時分壓在分閘線圈上的電壓為20 V，電動操作時，保護動作出口跳閘時全部220 V電壓加載至跳閘線圈，繼而使得其可以快速動作斷開。而更換新的分閘線圈后，斷路器處于合閘狀態時，HWJ電阻值為2 kΩ，QF輔助觸點測得為16Ω，因此實際分攤在TQ線圈上的電壓為19V，相較于正常工作狀態下僅下降1 V，因此影響不大。而當電動操作時，由于斷路器輔助觸點接觸電阻為16 Ω，因此加載在跳閘線圈TQ兩端的電壓為203 V左右，相較于正常情況下的220 V下降了近17 V。由此可見，由于分閘控制回路斷路器輔助觸點電阻增加，使得最終加載在跳閘斷路器兩端的電壓大大降低，致使整個跳閘線圈長時間帶電以及線圈分斷效果不理想，最終造成線圈大量發熱燒毀。當執行電動分閘時，控制回路QF輔助觸點接觸電阻值明顯增加，線圈兩端電壓降低，電動力供應不足，使得開關分閘及合閘數據難以達到要求值。檢修人員對該斷路器輔助觸點進行打磨及清理處理后，該輔助觸點動作靈敏性恢復，測得其電阻值滿足要求。投電試運行后測得輔助觸點QF兩端的壓降為0，而跳閘線圈壓降為20 V，跳閘回路恢復正常運行。現場對跳閘及合閘時間進行測試，均滿足要求。各項測試結果如下：

分閘測試結果：A相34.68 ms；B相34.49 ms；C相35.24 ms；分閘不同期0.81 ms。

合閘測試結果：A相79.81 ms；B相78.49 ms；C相79.28 ms；分閘不同期1.26 ms。

分合閘測試合格后，將斷路器投入試運行，沒有出現任何異常。綜上所述，由于現場設計上的缺陷，110 kV斷路器被迫停電。因此對其跳閘線圈進行更換、輔助觸點進行清理，并在其上方設置一擋油板，以避免上方傳動機構潤滑油滴入輔助開關觸點內，造成接觸不良。現場處理后投入運行，未再出現任何異常，線圈燒毀隱患得以排除。

3 防范措施探討

針對此類110 kV斷路器設計上的不足，在后續相關開關檢修期間，應當針對輔助開關進行詳細排查，對于存在隱患的開關應當及時進行更換，并在上方搭建一擋油板，從而避免由于輔助開關上方傳動機構潤滑油滴入輔助開關內造成其接觸不良。其次應當對該輔助開關進行必要清理，確保其接觸可靠，動作靈活到位。由于110 kV斷路器傳動部分潤滑油脂隨著溫度變化黏性也會發生變化，繼而使得傳動部分靈敏度降低，在對開關機構進行檢修時應當著重對該部分進行清理，并重新涂抹新的潤滑油脂。此外，對于開關的跳合閘閂板、傳動機構機械拐臂活動部分也應當進行必要的去油污處理，并添加專用潤滑油脂，提高機械工作的穩定性，同時避免由于機械拒動而造成線圈燒毀情況發生。

4 結語

斷路器在整個電力系統中作用極為重要，但同時也是出現問題最多的設備之一，機械、電氣故障等均有可能造成斷路器拒動事故發生，而分合閘線圈燒毀是造成斷路器拒動的主要原因之一。此次案例中由于斷路器傳動機構油脂造成斷路器輔助觸點工作異常，輔助觸點動作靈敏度以及接觸電阻性能均明顯下降，使得斷路器長期處于欠壓帶電工作狀態，而實際中大多數斷路器線圈只具備短時工作效力，長時間帶電運行將致使其線圈大量發熱，最終燒毀線圈。對斷路器進行必要的清理、配件更換以及防油污處理后，設備工況滿足工作要求，投入運行后并無其他事故發生，問題得以解決。因此，在設計環節相關單位應當就該情況進行設計優化，避免此類問題發生。而對于檢修人員，在檢修期間應對傳動機構可靠性以及觸點接觸靈敏度進行檢測，采取有效措施排除潛在隱患，確保設備正常可靠運行。