一起輔助開關故障引起的500 kV斷路器異常分析與處理

馬 凱，晏 松，黃道均，彭翔天，潘 巖

(國網安徽省電力有限公司檢修分公司，安徽 合肥 230009)

輔助開關廣泛運用于隔離開關與斷路器等變電設備，在設備的信號、控制回路及聯鎖保護回路中起到重要作用[1-2]。輔助開關在斷路器中主要運用于儲能控制回路和分合閘控制回路中，輔助開關在外部機械力量的帶動下，使自身的觸點開閉狀態發生轉換，從而達到實現斷路器的儲能和分合閘功能控制[3-6]。如果輔助開關在運行過程中出現故障，發生觸點切換不到位或者不切換的狀況，就會導致斷路器分合閘回路與儲能回路開路，無法實現電動分合等功能，甚至造成設備損壞。

1 設備故障經過

某500 kV變電站500 kV設備采用SF6全封閉組合電器(GIS)，生產廠家為蘇州阿爾斯通高壓電氣開關有限公司。該變電站5052斷路器機構為彈簧機構，斷路器型號為CB550-Ⅲ，出廠日期為2014年1月，投運時間為2015年12月。該斷路器銘牌如圖1所示。

2020年6月7日，變電站運維人員在5052間隔綜合自動化改造完成后，對5052間隔進行送電，在遠方合閘命令發出后，顯示5052斷路器合閘失敗。

圖1 斷路器設備銘牌

在5052間隔匯控柜進行就地合閘操作時，聽見斷路器動作的聲音后，斷路器非全相繼電器立即動作，合閘相立即分閘。經過排查發現，確定為5052斷路器B相和A相無法合閘。

2 故障查找

2.1 5052斷路器A相故障查找

當5052斷路器送電不成功后，檢修人員立即趕赴現場展開檢查?，F場檢查5052斷路器A相本體SF6壓力、外觀及機構箱內部均正常，但5052斷路器A相儲能指示存在問題。5052斷路器儲能電源已送電，但斷路器儲能指示依然顯示為未儲能。

現場技術人員立即判斷斷路器A相儲能回路可能存在問題，立即查閱廠家提供的設備圖紙，在斷路器未儲能情況下，對斷路器A相儲能回路進行斷路器二次回路排查。發現A相儲能回路中輔助開關SL2觸點1-2觸點與觸點3-4均處于斷開狀態，如圖2所示(圖2狀態為彈簧已儲能)。

圖2 斷路器儲能控制回路局部

圖2中M為儲能電機，斷路器儲能回路串入輔助開關SL2觸點1-2和觸點3-4如紅圈標注所示。在正常情況下，當機構處于未儲能狀態，儲能回路中SL2的觸點1-2和觸點3-4應為導通狀態，儲能回路得以導通，電機啟動為儲能彈簧儲能。而現場情況中，機構處于未儲能狀態，觸點1-2和觸點3-4開路，無法使儲能電機回路導通得電，現場檢修人員推測機構無法儲能的原因為輔助開關SL2行程切換不到位。

現場隨即對輔助開關SL2外觀進行檢查，并未發現異常。依據設備圖紙，測量輔助開關SL2對觸點通斷狀態進行檢查，發現檢查結果如表1所示。

表1 輔助開關SL2觸點狀態檢查表

由表1可知，SL2每對觸點均處于斷開狀態，與圖紙標注的SL2 2種狀態都不同，現場技術人員推測輔助開關SL2內部發生故障，從而導致輔助開關無法切換到位。

2.2 5052斷路器B相故障查找

檢修人員對A相檢查完成后，立即對B相進行檢查，現場檢查5052斷路器B相本體SF6壓力、儲能、外觀及機構箱內部均正常。

按照圖紙，對5052斷路器B相進行檢查。通過對5052斷路器B相的二次回路排查，發現在斷路器處于分位且機構未儲能情況下(與廠家圖紙狀態一致)，5052斷路器B相合閘回路中，航空插頭X1A的觸點6和觸點7之間不通，如圖3所示。

圖3 5052斷路器合閘控制回路

航空插頭X1A觸點6和觸點7之間串聯著5052 B相的合閘線圈Y1、5052 B相輔助開關S1的常閉觸點9-10和5052 B相輔助開關SL的常閉觸點9-10。其中航空插頭X1A、輔助開關S1和輔助開關SL均固定在機構箱內的一塊鋼板上。現場技術人員用手晃動鋼板，航空插頭X1A的觸點6-7會出現短暫導通的情況。

現場技術人員推測，航空插頭觸點6-7接觸不良，隨即拆下航空插頭X1A進行解體檢查，檢查中發現航空插頭1根插針損壞，但并不是觸點6和觸點7的插針，航空插頭X1A觸點6和觸點7接觸良好。隨即對觸點6和觸點7之間的輔助開關S1和SL1進行檢查，通過檢查發現，斷路器處于分位，且機構已儲能情況下，本應為導通的S1觸點9-10為斷路狀態。輔助開關S1具有8對觸點，現場技術人員隨即依據廠家圖紙對輔助開關進行檢查，檢查結果如表2所示。表2中理論狀態即為圖紙顯示通斷狀態。

表2 輔助開關S1觸點狀態檢查表

由表2 可知，輔助開關S1每對觸點均處于斷路狀態，與5052斷路器A相輔助開關SL2情況類似，明顯不同于圖紙規定的狀態。現場技術人員推測輔助開關S1已發生故障，無法切換到位。

隨后現場技術人員對5052斷路器分合閘線圈進行檢查，發現主分閘線圈電阻只有0.4 Ω，遠小于線圈額定電阻35.5 Ω?，F場技術人員推測線圈可能已經燒毀。

3 原因分析

3.1 輔助開關SL2和S1故障原因分析

從現場檢查情況分析，5052斷路器A相輔助開關SL2切換不到位。隨即斷開斷路器控制電源等二次空氣開關，在使用萬用表確認二次回路零電位后，對輔助開關SL2進行拆解檢查。在拆解時發現2點異常。

a.在拆除輔助開關SL2時，發現機構帶動輔助開關切換的拐臂與輔助開關切換的部位連接螺絲已經松動。

b.將輔助開關拆解后發現，輔助開關內多數固定觸指有電弧灼燒痕跡，數個觸指電弧灼燒較為嚴重，如圖4所示。

圖4 輔助開關內部固定觸指

對5052斷路器B相輔助開關S1進行拆解檢查時，情況與SL2情況一致，不僅機構帶動輔助開關切換的拐臂與輔助開關切換部位連接螺絲松動，而且輔助開關內部觸指存在多處電弧灼燒痕跡。

通過現場檢查，檢修人員推測，由于機構帶動輔助開關切換的拐臂與輔助開關切換部件之間螺絲松動，導致輔助開關在機構帶動切換時行程不足，輔助開關內部切換不到位，從而導致相應觸點沒有導通，斷路器無法電動操作。

從輔助開關內部電弧灼燒痕跡來判斷，該輔助開關在運行過程中還存在接觸不良的情況，所以用手晃動輔助開關S1所在的固定鋼板時，S1會發生短暫的接通，從而導致航空插頭X1A的觸點6-7會出現短暫導通的情況。

3.2 合閘線圈Y1燒毀原因分析

現場技術人員在拆解完輔助合閘后，拆解分閘線圈。當主分閘線圈被拆下后發現，主分閘線圈燒損嚴重，外表有金屬融化物溢出，如圖5所示。

現場技術人員查閱5052合閘主分閘回路廠家圖紙，查找原因，如圖6所示。

圖5 斷路器B相主分閘線圈

圖6 斷路器B相主分閘控制回路

在5052斷路器主分閘回路中，分閘回路串入了輔助開關S1的常開觸點1-2。當斷路器處于合位，分閘回路的輔助開關S1觸點1-2閉合。當斷路器分閘時，分閘線圈得電，輔助開關拐臂帶動S1切換，觸點1-2由閉合轉為斷路，切斷分閘回路，線圈失電。

由以上分析可知，輔助開關S1在實際運行過程中存在切換不到位的情況，導致在斷路器分閘時，本應斷開的觸點1-2仍然導通，造成線圈長時間帶電，導致主分閘線圈燒毀。

4 整改措施

2020年6月8日，現場技術人員結合5052斷路器故障原因，對5052斷路器進行故障整改。

a.更換輔助開關S1和SL2。由于斷路器分合過程中機構會產生巨大震動，螺絲極易發生松動，為防止機構帶動輔助開關切換的拐臂與輔助開關切換部件之間的螺絲再次松動，給螺絲涂上防松膠，以達到固定螺絲的目的。在輔助開關安裝完成后，通過現場機構手動分合，檢查輔助開關S1各觸點在斷路器不同狀態下的通斷狀態。同時送上5052斷路器的儲能電源，檢查5052斷路器是否能夠正常儲能，同時對輔助開關SL2通斷狀態進行檢查。

b.更換主分閘線圈，在更換主分閘線圈前，仔細核對線圈型號，并測量線圈電阻，在標準誤差范圍內即滿足更換要求，更換主分閘線圈。

c.對更換輔助開關和主分閘線圈后的5052斷路器進行動作特性試驗，其分合閘動作電壓、合閘時間與合閘速度均在廠家說明書要求范圍內。隨后又進行遠方操作，分合閘功能恢復正常。

5 結語

本次5052斷路器故障是由輔助開關外部帶動拐臂與輔助開關切換部件之間的固定螺絲松動，導致輔助開關切換不到位而引發的故障，該故障直接導致斷路器的儲能及分合閘功能異常，甚至造成分閘線圈燒毀，損壞斷路器其他零部件。雖然沒有引起其他擴大事故，但是給電網的生產調度帶來不利影響，是一起裝配工藝不達標導致的設備缺陷。該型號輔助開關廣泛使用于該站500 kV斷路器二次回路中，為了吸取經驗教訓，防止類似缺陷再度影響電力設備的正常運行，下一步在停電條件允許的情況下，對使用該型號輔助開關進行專項排查。