柱上斷路器控制回路故障的分析與解決

何 斌 宋志華 楊興平 果曉斌 朱 勇 李 軍 張志軍

中國石油化工集團勝利石油管理局電力分公司 山東東營 257000

1 故障情況

在油田電網中,有數量較多的無人值守變電站。無人值守變電站處于沿海灘涂,負荷較低,出線不多,考慮到防腐、防海潮問題,6 kV母線常采用架空框架式,出口斷路器采用防腐性能優異的ZW20-12型柱上斷路器。在安裝和調試過程中,ZW20-12型柱上斷路器出現一些問題,造成控制開關無故跳閘、保護裝置燒毀等現象。對發生故障較多的大二變ZW20-12型柱上斷路器機構箱進行開箱檢查,發現行程開關燒毀,觸點黏連。若不進行處理,將會影響油田電網的安全運行,給油田電網供電埋下較大的隱患。筆者以大二變大西線控制回路為例,進行故障原因分析,并提出處理方案。

2 原因分析

更換全新ZW20-12型柱上斷路器后,檢查外部接線,與安裝圖紙一致無誤。然后進行整組傳動試驗,操作把手手動合閘,控制電源熔斷器正極熔斷器管熔斷,合閘電源斷路器跳閘,6 kV控制總電源斷路器跳閘,6 kV斷路器能合閘但不儲能,測控保護裝置報控制回路斷線。從現象上初步判斷,發生了電源短路故障。核對外部接線無誤,問題應該產生于6 kV斷路器內部。從廠家圖紙上分析控制回路各個器件的動作過程,如圖1所示,電機儲能回路和已儲能信號回路雖然不是使用同一對常開觸點,但是兩對常開觸點共用一個行程開關CK,合閘瞬間行程開關CK動作,造成正、負極電源短路。

圖1 控制回路圖紙

電機儲能回路使用行程開關CK的常閉觸點①、②,儲能完畢后行程開關CK動作,常閉觸點①、②斷開,常閉觸點①接合閘電源負極。已儲能信號在保護裝置中采用共負極公共端,已儲能信號回路使用行程開關CK的常開觸點③、④,儲能完畢后行程開關CK動作,常開觸點③、④閉合,常開觸點④接信號電源正極。

進一步分析,在合閘瞬間,儲能彈簧釋放,行程開關CK復歸,常開觸點③、④斷開,常閉觸點①、②閉合。常開觸點③、④斷開時,與動片間會產生一定拉弧。常閉觸點①、②閉合時,與動片間會產生電火花。由于行程開關的規格型號不適合220 V直流電壓使用環境,動片與靜觸點之間的行程過短,不能有效熄滅直流電弧,由此常閉觸點①、動片、常開觸點④之間會形成電弧維持,造成合閘電源負極與信號電源正極之間直接短路。信號電源正極接在控制電源后側,因此在造成控制電源跳閘的同時,又造成儲能電源斷路器跳閘。

3 處理方案

根據故障原因分析,控制回路中行程開關選擇存在缺陷,但由于ZW20-12型柱上斷路器機構箱狹小,無法增加大行程開關。對此,從兩個方面進行處理。

第一,擴充行程開關數量。現有設備中,行程開關安裝了兩臺,再加裝一臺行程開關,將電機儲能回路與已儲能信號回路分開,保證每臺行程開關內部回路的獨立。

第二,改進電機儲能回路。由于直流電機的工作性質,啟動和斷開電機都會造成行程開關觸點出現火花、電弧。在觸點接通瞬間,觸點上流過數倍于工作電流的電流沖擊。在觸點斷開瞬間,電路儲存的電磁能以火花的形式在觸頭間釋放。這兩方面都會造成行程開關觸點的損耗。對此,在行程開關觸點兩端加裝阻容回路,減少電火花和電弧的產生。

綜合兩方面處理的控制回路處理方案如圖2所示。

圖2 控制回路處理方案

4 結束語

筆者對ZW20-12型柱上斷路器控制回路故障進行分析,通過加裝行程開關和在觸點兩端加裝阻容回路,較好地解決了存在的問題。經過一年多運行,未發生影響斷路器分合閘的情況。處理方案原理簡單,成本也很低,具有實用性。