變電站斷路器二次回路相關故障排查及運維策略

陶可鵬，倪惠浩

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

0 引 言

斷路器是變電站內重要的一次設備，是電網運行設備中正常切換和故障狀態下的關鍵開斷設備。斷路器運維是一項專業性很強的工作，運行中的斷路器若要檢修，則會對設備本身和電網的運行造成影響[1]。基于此，對斷路器的故障進行及時分析和處理對于設備和電網的運行都十分重要。

受設備老化、環境變化等因素的影響，斷路器的二次回路可能出現各種異常或故障。發生異常情況后，應及時做出處理使其恢復正常，盡量減少因二次回路故障而導致一次設備非正常退出運行的情況[2]。現場設備機構箱內的二次回路接線布局緊湊，相互關聯不能清晰展示出來，有些運維人員往往并沒有掌握正確的分析思路，對二次回路的原理也一知半解，從而導致故障排查時間過長，有時甚至找不到故障的真正原因[3]。針對近年來變電站斷路器二次回路出現的缺陷，對故障排查方法和運維策略進行研究分析，協助變電檢修基層班組人員熟悉并掌握電氣設備的二次回路原理及故障排查方法，采取針對性措施來保證故障處理的有效性，盡可能將故障產生的影響降到最低，保證電網與設備安全穩定運行。

1 典型缺陷案例

1.1 案例一

2022年5月18日，檢修人員按停電計劃對110 kV 某站#2主變110 kV側1102開關進行B類檢修工作，在對該斷路器進行機械特性測試時，發現開關合閘時間不合格，標準值小于40 ms，實測值A相為60.1 ms、B相為60.26 ms、C相為59.4 ms。

經核查相關二次回路圖紙，通過調整測試接線端子，避開合閘回路串接儲能繼電器K13的接點后，測試該開關的合閘時間為A相28.7 ms、B相28.7 ms、C相28.5 ms，均在標準值范圍內，分閘時間與合、分速度均正常，問題解決。

1.2 案例二

2020年5月20日，某供電局地調遙合110 kV某站線路開關，發現遙合不成功。將相關情況通知運行人員，運行人員在后臺對該開關進行遙合并未成功，同時后臺發該開關控制回路斷線信號。運行人員現場檢查時發現該開關機構箱里傳出燒焦的氣味，初步估計是合閘線圈燒毀，隨即通知檢修人員到場處理。

在對開關機構進行檢查時，發現在開關儲能回路中有1個行程開關BW2的1條接線松脫。將儲能行程開關脫落的接線恢復，并更換燒毀的合閘線圈，對開關進行多次分合閘檢查，開關分合閘及儲能功能正常，機械特性測試數據合格。

2 原因分析

2.1 案例一分析

案例一中的斷路器為北京ABB高壓開關設備有限公司生產的LTB145D1/B型斷路器，出廠日期為2010年3月。經核查相關二次回路圖紙，該開關的儲能控制回路K13繼電器接點與合閘控制回路串接，K13繼電器通過控制回路取電。案例一中斷路器的電機控制回路與合閘回路如圖1、圖2所示。

圖1 案例一斷路器的電機控制回路

圖2 案例一斷路器的合閘回路

當控制回路斷電后，K13繼電器失電斷開與合閘回路串接接點，使合閘回路斷開。機械特性測試時，將控制電源斷開，使得儲能控制回路斷開、K13斷電。正常情況下儀器輸出至合閘回路電壓時開關應不能合閘，但現場K13繼電器接點因運行時間較長，斷電后接點有黏連，導致電壓經繼電器延時送至合閘線圈對開關進行合閘，造成開關合閘時間超標。

為了驗證是否是K13繼電器導致合閘延時，檢修人員將開關機械特性測試儀器正輸出由原來的端子X1-610轉至X0-23（電壓輸出跳開K13繼電器），此時測試合閘時間合格，由此得出合閘時間不合格主要是K13繼電器接點黏連所致。

2.2 案例二分析

案例二中的斷路器為北京ABB高壓開關設備有限公司生產的LTB145D1/B型斷路器，出廠日期為2009年6月。該開關檢修期間出現無法合閘的情況，檢修人員到現場檢查后發現該開關儲能不到位，隨后檢修人員通過手動儲能使開關儲能到位后開關恢復正常分合，具體原因未查清。測試人員對該開關進行預試，試驗結果合格，開關特性正常。

2020年5月20日，檢修人員到現場對110 kV某站線路開關進行檢查，發現開關機構箱內傳出燒焦氣味，打開機構箱發現合閘線圈已經燒毀。檢查開關機構，現場開關處于分位、未儲能狀態，后臺沒有開關未儲能信號。對開關機構進行檢查時，發現在開關儲能回路中有1個行程開關BW2的1條接線松脫。檢修人員將儲能行程開關脫落的接線恢復，更換燒毀的合閘線圈。將開關的儲能空開合上后，發現儲能電機不能正常儲能。用萬用表檢查發現X0-49與X0-51之間不導通，用導線將其短接，開關儲能電機開始儲能并伴隨一聲巨響，響聲過后儲能電機繼續轉動，直到開關儲滿能為止[4-6]。檢修人員對開關進行多次分合閘檢查，開關的分合閘及儲能功能正常，開關的低電壓試驗合格。由于急于送電，未進行開關的速度測試。后續停電對該開關進行分合閘速度測試，試驗合格。

經過分析，故障直接原因為BW2行程開關02號端子接線脫落，導致儲能回路斷路，開關無法正常儲能，而合閘回路處于通電狀態，后臺遙合開關時，斷路器無法動作，多次發布命令后線圈燒毀。案例二斷路器的電機控制回路如圖3所示。

圖3 案例二斷路器的電機控制回路

BW1的主要功能是啟動儲能電機，在到達卷簧的儲能零度時進行切換，將BW1的01、02常閉接點斷開。在后續的儲能過程中，依靠BW2的01、02常閉接點完成開關的儲能。當儲能完畢后，BW2的01、02常閉接點動作切換，斷開電機的儲能回路。BW2的01、02常閉接點中02接點引線松脫，造成開關在卷簧到達儲能起始點時無法正常進行后續的儲能工作。

在開關的儲能卷簧到達儲能起始點時，BW1的01、02常閉接點斷開。如果BW2的01、02常閉接點的02接點接線接觸不良，則K12失電、K13得電，合閘回路導通，這就造成了開關在未儲能到位的情況下可以進行合閘操作。由于儲能不到位，開關沒有足夠的能量進行合閘，只處于半分合狀態。開關半分合狀態閉鎖電動儲能回路在儲能釋能后閉鎖開關儲能，由于輔助開關沒有完全切開合閘回路，多次進行后臺操作造成合閘線圈燒毀[7]。當用導線短接X0-49與X0-51接點時，開關半分合狀態閉鎖電動儲能回路被解除，開關在儲能電機的作用下進行1次慢合慢分過程，并發出響聲。

后臺儲能信號發送的原理是當回路中K12得電時，其常開接點閉合，向后臺發送彈簧未儲能信號；當K13得電時，其常開接點閉合，向后臺發送彈簧已儲能信號。根據后臺報文，儲能最后一次發信在2020年4月29日，已儲能發信。2020年5月17日該開關合閘1次，5月19日分閘1次，后臺沒有儲能信號。根據上述情況，判斷在5月17日操作開關時行程開關BW2的接線已脫落，K12失電導致開關未儲能信號沒有發信，K13一直得電導致儲能信號無法復歸。因為之前已發送已儲能信號，所以后臺不會重發，造成后臺無儲能信號發送。恢復BW2的接線后，儲能信號復歸正常，信號發送正常。

3 運維策略

對于案例一的斷路器機械特性測試數據異常情況，測試前應正確選取特性測試二次回路試驗節點。通常在斷路器端子箱找到分合閘回路端子，斷開其與控制系統的連接，然后在斷路器分合閘回路試加電壓試驗。斷開與控制系統的連接，目的是在加壓試驗時避免電壓反竄至控制、保護系統。同時，在端子箱直接加壓，也盡可能地減少了連接回路。某些特定型號的斷路器在機構箱分合閘回路中串接有用于儲能等作用的接觸器，由于控制電源已經取下，接觸器失電斷開導致回路不通，在測試時應將其接點短接后測試[8-10]。

4 結 論

通過對2起變電站斷路器二次回路相關故障排查案例進行原因分析，提出整改措施與運維策略。斷路器機械特性測試能準確反映運行、動作工況，為狀態檢修提供可靠依據，因此應正確掌握測試要點和注意事項。對于機構二次回路設計有問題的斷路器，應立項對該型號機構的二次回路進行改造，從而確保變電站設備的安全可靠運行。通過研制變電設備二次回路故障排查演示板的科學手段，為變電檢修基層班組人員全面學習電氣設備二次回路知識課程提供了一種形象直觀的工具，具有良好的應用和推廣價值。