110 kV變電站開關機構閉合故障檢修及處理方案探究

蔡 恒

（廣東電網有限責任公司韶關供電局，廣東韶關512026）

1 故障概況

2017年8月31日，某110 kV變電站對其110 kV官回線1297開關分閘線圈進行整改，將開關分閘回路由上拉式調整為撞針式。

110 kV官回線采用北京ABB公司生產的LTB154D1/B型FSA1開關。該開關彈簧機構工作過程中主要由合閘線圈釋放合閘掣子，帶動合閘拐臂至合閘位置，同時分閘拐臂聯動。到達指定位置后，分閘掣子鎖栓分閘拐臂，合閘拐臂返回起始位置，合閘完成。

分閘線圈組別整改后，斷路器彈簧操動系統出現閉合故障。經機械特性測試，開關存在明顯合后即分情況，無法正常使用。

2 故障原因

2.1 現場檢查

檢修人員對110 kV官回線1297開關運行情況進行反復測試后發現，該開關控制系統運行正常，但彈簧操動系統在多次閉合后均出現合后即分現象，一次回路出現故障。

與此同時，110 kV官回線1297開關在安裝過程中分閘線圈的固定底座過薄，長久使用后部分區域底座出現變形，造成分閘線圈拉環與掣子不對中。一旦分閘線圈和掣子錯位接觸，會直接加大分閘阻力，導致斷路器開關分閘速度受到影響，如圖1所示。

圖1 分閘線圈拉環與掣子位置錯位接觸

由此分析，本次開關故障主要為一次回路問題和現場安裝問題，需調整分閘線圈底座，并進一步進行機械測試和裝置拆檢診斷。

2.2 性能測試

檢修人員使用檢測儀器對110 kV官回線1297開關機械系統性能進行測試后，確定斷路器開關的分閘速度僅為1.8 m/s，遠遠低于廠家提供的標準分閘速度（2.1～2.7 m/s）。

根據現場巡檢情況，可直接確定分閘線圈底座過薄是導致分閘速度過低的因素之一。此外，一次回路中的裝置磨損或磕碰也可能使分閘線圈無法順利開閉，造成分合閘速度受到影響，需進一步拆檢并測試。

2.3 拆檢診斷

（1）二次回路。開關拆檢后進行控制回路和控制裝置性能測試，各線路及元件均正常。但后臺遙控測試發現，110 kV官回線1297開關仍合后即分。

（2）一次回路。開關拆檢后發現線圈填充物、紙絕緣、金屬絲、金屬架、電機線圈、繼電器等零部件正常，分閘掣子滾輪與銷軸間有明顯磕碰痕跡，銷軸邊緣出現一定程度的變形，如圖2所示。在運行過程中，分閘掣子滾輪轉動到固定位置后，銷軸變形無法及時鎖住，導致開關合后即分。

圖2 分閘掣子滾輪與銷軸間撞痕

開關進一步拆除后，對脫扣鎖栓結構和尺寸進行檢查發現，LTB154D1/B型FSA1開關內的脫扣鎖栓圓弧加工尺寸異常，鎖扣部分止位面較正常加工止位面低1～2 mm，根本無法正常實現分閘摯子脫扣鎖栓，如圖3所示。

圖3 脫扣鎖栓的圓弧加工問題

上述脫扣鎖栓中圓弧止位面過低直接造成滾輪與銷軸不匹配，致使鎖栓狀態異常，開關合后即分。

3 處理方案

3.1 處理措施

根據故障診斷結果，110 kV官回線1297開關分閘線圈中銷軸、鎖栓等存在問題，且安裝過程中底座不達標，需有針對性地更換分閘線圈，重新安裝。因此，本次處理時選用北京ABB公司生產的同型號斷路器替換原斷路器，更換開關分閘掣子及整個分閘系統，并使用固定裝置對分閘線圈底座進行處理，增強底座支撐強度。

處理完成后，檢修人員對該地區110 kV官回線1297開關分合閘運行情況進行測試，發現分合閘動作正常。機械性能檢測發現，該開關分閘速度達到2.3 m/s，合閘速度達到2.1 m/s，均處于正常分合閘速度范圍；分閘時間各相分別為49.8 ms、52.1 ms、52.5 ms，合閘時間各相分別為52.8 ms、52.4 ms、52.7 ms，滿足標準要求；低電壓動作測試無異常。

3.2 注意事項

斷路器在我國110 kV變電站運行中應用非常普遍，是提升變電站可靠性和穩定性的關鍵。在對110 kV變電站開關機構故障進行處理時，相關人員需要把握好故障檢測和處理兩方面內容，雙管齊下，快速解決開關機構問題。

（1）故障檢測。一般開關機構故障檢測往往通過人工拆檢實現，工作量大、操作難度高、效率低下。新時期110 kV變電站運維過程中可以選用高速攝像檢測技術，運用高速攝像裝置快速捕捉開關分合閘動作及傳動部件運行情況，有效查找事故原因，確定開關機構異常狀況；可以使用手持式測試裝置，如速度測試儀、紅外檢測儀、探傷儀等快速查找110 kV變電站開關機構零部件運行和損傷狀況，作為可靠的故障診斷依據。

（2）故障處理。110 kV變電站開關機構故障處理過程中，應更充分考慮內部裝置和外部環境，針對風險評估結果和異常狀況實施前瞻性維修或更換，必要時還需要設置相應的合閘回路保護，如采用接觸器搭建二次合閘回路；形成專業技術團隊，針對110 kV變電站開關機構的常見故障制定有效處理方案，由技術人員、科研專家等共同就現場開關可能出現的問題進行防控；建立變電檢修缺陷數據庫、風險資料庫等，針對開關機構的各項問題形成完整處理記錄，為后續工作提供有效數據支撐；做好業務人員知識和技能培訓，保證檢修人員能夠按照要求高質量、高效益地解決110 kV變電站開關機構問題。

4 結語

開關機構檢修關系到變電系統的安全、穩定運行，對變電檢修人員有著較高的技能素養要求。110 kV變電站開關機構故障的發生往往有著源頭性的誘發因素，在現場處理過程中應第一時間明確開關故障現狀，查找元器件及線路故障因素，確定本次故障的關鍵原因，以便有針對地開展故障處理和維修。與此同時，還必須重視檢修工作，實現全過程檢修、動態化監管、多維度保障，使變電檢修工作落到實處，取得實效。