一起ABB断路器继电器缺陷分析与改进_罗国香.pdf

/一起 断路器继电器缺陷分析与改进罗国香（广东电网有限责任公司河源供电局）摘要：本文介绍一起 某变电站 断路器控制回路断线缺陷，介绍该缺陷的处理过程。对引起该断路器缺陷的故障继电器进行综合分析，确定缺陷的具体成因，并提出一系列的防范措施及建议。为今后类似的缺陷处理工作提供借鉴和参考。关键词：断路器；继电器；缺陷分析；控制回路 引言断路器（开关）是变电站内的重要设备，它的作用是能承载、关合及开断电路中的空载电流、负荷电流及故障电流。当电气设备出现故障时，断路器能够在继电保护装置的控制下快速、可靠、灵敏、有选择地切断短路电流，隔离故障设备。断路器控制回路是实现监控后台、测控装置和保护装置控制断路器分合的回路，如果出现断路器控制回路断线缺陷，断路器无法正常分合，有可能会引起越级跳闸，扩大停电范围。因此当变电站内发生断路器控制回路断线缺陷后需要及时处理。本文介绍一起在 年 月 日 某变电站 某丙线开关出现的控制回路断线缺陷，分析该缺陷的处理过程，对引起该缺陷的继电器进行进一步的分析，确定缺陷的具体成因，并提出一系列的防范措施及建议。缺陷处理过程 年 月 日缺陷发生前，某变电站 某丙线开关处于运行中状态，设备运行正常无未处理缺陷，后台信号也都显示正常。年 月 日晚上，调度监盘发现 某丙线开关后台报控制回路断线异常告警。立即通知运行人员前去现场检查。运行人员到达现场，首先确认 某丙线开关现场与后台均为合闸位置，开关处于已储能状态，开关的控制电源及储能电源空气开关均为合位。对开关做进一步检查，检查开关外观无明显异常，检查开关六氟化硫压力表压力正常，检查开关机构箱内元器件没有异常情况。运行人员将以上检查结果进行汇报后通知检修人员到现场进行检查处理。检修人员在工作票许可之后，在现场对 某丙线开关机构箱内的控制回路进行进一步检查，用万用表对控制回路进行测量，排查出 低气压闭锁继电器 的一对常闭接点异常。分析该缺陷的成因是开关分闸回路中 低气压闭锁继电器的一对常闭接点在应该闭合的情况下没有导通。导致 某丙线开关分闸回路不通，后台报控制回路断线异常告警。检修人员现场对 低气压闭锁继电器 进行更换后，检查 某丙线开关控制回路恢复正常，后台控制回路断线告警信号复归。缺陷分析.缺陷设备信息（）某变电站 某丙线开关信息设备厂家：北京 高压开关设备有限公司。断路器型号：三相联动。操作机构型号：。生产日期：年 月。投运日期：年 月。（）低气压闭锁继电器（见图 ）信息厂家：（宜科）。型号：。（）继电器工作原理继电器主要由底座、电磁铁、动触头、弹簧、动作指示塑料件、衔铁、公共接点、常闭接点、常开接点、外壳等组成。继电器的电磁铁、常闭接点及常开接点均固定在底座上，继电器的公共接点固定在动触头上，继电器的公共接点与常闭接点组成一对常闭接点，公共接点与常开接点组成一对常开接点。继电器的衔铁固定在动触头上，动作指示塑料件卡在动触头的上方。动触头中间支点卡在继电器固定底座上，动触头中间支点的左边与弹簧相连，动触头中间支点的电气技术与经济 产品与解决方案 /图 低气压闭锁继电器图右边下方是继电器的电磁铁。继电器弹簧一端与动触头相连，另外一端与固定底座相连，弹簧一直处于拉伸状态。动触头的动作过程近似绕中间支点转动的杠杆运动。在继电器电磁铁未通电时，动触头的左侧受到弹簧向下的拉力，因动触头中间支点卡在固定底座上，故继电器右侧受到向上的力向上运动，直至动触头上的公共接点与常闭接点接触，弹簧的拉力使得公共接点与常闭接点可靠接触，如图 所示。在继电器电磁铁通电时，固定在动触头上的衔铁受到电磁铁向下的电磁力，带动继电器动触头克服左侧弹簧向下的拉力，围绕中间支点顺时针运动。直至公共接点与常开接点接触，电磁铁的电磁力使得公共接点与常开接点可靠接触。图 继电器电磁铁未通电时结构图.历史缺陷统计 年至 年期间，与 某丙线开关同型号断路器历史出现过多起控制回路断线缺陷，缺陷的原因都是机构箱内的继电器故障。历史缺陷情况统计如下表所示。表继电器故障导致的控制回路断线缺陷统计表序号变电站设备名称缺陷原因 某变电站 某丙线开关 防跳继电器故障 某变电站 某乙线开关 防跳继电器故障 某变电站 某丙线开关 低气压闭锁继电器 故障 某变电站 某甲线开关 防跳继电器故障 某变电站 某甲线开关 防跳继电器故障 某变电站 某乙线开关 防跳继电器故障经过统计分析，表 中的多起缺陷都是由于断路器控制回路中的继电器一对或者几对常闭接点接触不良导致。这些断路器控制回路中的低气压闭锁继电器和防跳继电器型号均为 。.原因分析为了更好地分析继电器常闭接点接触不良的原因，对 某变电站 某丙线开关故障 低气压闭锁继电器进行拆解，与正常继电器进行对比。检查发现故障继电器的动作指示塑料件存在老化变形现象。如图 所示，图中左边为故障继电器的动作指示塑料件，右边为同型号正常继电器的动作指示塑料件。可以明显看出左边故障继电器的动作指示塑料件存在下凸变形的情况。图 继电器动作指示塑料件对比图为进一步了解继电器的动作指示塑料件老化变形给继电器带来的影响，采用对照试验法进行进一步的分析。对故障继电器接触不良的常闭接点分三种情况电气技术与经济 产品与解决方案 /进行试验。试验中使用的继电器均为 某丙线开关更换下来的故障 低气压闭锁继电器，试验过程对比测量常闭接点是缺陷处理过程中排查出接触不良的同一对常闭接点。.故障继电器安装正常动作指示塑料件图 是故障继电器安装正常动作指示塑料件图，安装后观察继电器圆圈标记处常闭接点接触情况，常闭接点接触良好。对该常闭接点电阻进行测量，测量电阻为 .，常闭接点正常。图 故障继电器安装正常动作指示塑料件图.故障继电器安装老化变形动作指示塑料件图 是故障继电器安装老化变形动作指示塑料件图，安装后观察继电器圆圈标记处常闭接点接触情况，可以明显看出上面常闭接点接触不到位，有明显间隙，如图 所示。对该常闭接点电阻进行测量，测 量 电 阻 无 穷 大，常 闭 接 点 故 障 没 有导通。图 故障继电器安装老化变形动作指示塑料件图.故障继电器不安装动作指示塑料件对故障继电器动作指示塑料件拆除后得到图 不安装动作指示塑料件继电器的照片。拆除继电器的动作指示塑料件，继电器不能直观看到继电器的动作情况，其他功能均正常。观察不安装动作指示塑料件继电器圆圈标记处常闭接点接触情况，常闭接点接触良图 故障继电器安装老化变形动作指示塑料件图接点观察图好。对该常闭接点电阻进行测量，测量电阻为 .，常闭接点正常。图 故障继电器不安装动作指示塑料件图经过分析，继电器常闭接点故障的主要原因是继电器动作指示塑料件老化变形导致。在图 中可以明显看出图中左边老化变形动作指示塑料件高度比图中右边正常动作指示塑料件要高。在继电器电磁铁未通电时，故障继电器安装老化变形动作指示塑料件结构图如图 所示。因老化变形的动作指示塑料件高度较高，其与上方的继电器外壳相碰，导致动作指示塑料件受到向下的力而出现向下运动的情况。动作指示塑料件卡在继电器的动触头右侧上方，进而带动继电器动触头绕中间支点顺时针运行，带动动触头右侧公共接点向下移动，最后导致公共接点与常闭接点组成的这对常闭接点接触不良甚至断路的情况。问题的改进措施.对继电器的动作指示塑料件进行改进针对故障继电器自 年运行不足 年就出现动作指示塑料件老化变形的情况。建议继电器厂家一方面要加强动作指示塑料件制造过程的加工工艺。另一方面，在动作指示塑料件选材上应该选用抗弯能力好的材料。电气技术与经济 产品与解决方案 /图 故障继电器安装老化变形动作指示塑料件结构图.采用新的模具针对继电器的动作指示塑料件老化变形后容易与上方的外壳相碰这一问题。建议对继电器设计新的模具，在动作指示塑料件上方预留一定的空间。就算继电器长时间运行后动作指示塑料件出现老化变形情况，也不会与上方的继电器外壳相碰，从而导致继电器的动触头受力运动出现接点接触不良的情况。.更换为其他符合要求的继电器一方面，加强与断路器供应商沟通与协调，建议在断路器生产时选用其他符合要求的继电器。另一方面，针对现有的同型号存量继电器，在日常检修工作中，对该型号继电器进行更换，更换为其他符合要求的继电器。.日常检修工作中做好继电器的检查工作对于同型号继电器，在今后检修工作中，检修人员应做好继电器动作指示塑料件的检查工作。一种方法是直接在继电器侧面透过透明外壳直接进行检查。另外一种方法是可以按压继电器的试验按钮，通过观察动作指示塑料件在继电器正面视窗中的相对位置来判断动作指示塑料件是否出现老化变形情况。如果检查到动作指示塑料件有老化变形情况，应及时对继电器进行更换。如果现场没有继电器备品，而又急于消缺。一种方式是对老化变形动作指示塑料件临时进行修复。另一种方式可以临时拆除老化变形动作指示塑料件。拆除继电器的动作指示塑料件，继电器不能直观看到继电器的动作情况，其他功能均正常。结束语本文对一起 某变电站 某丙线开关控制回路断线缺陷进行介绍，对导致缺陷出现的故障继电器进行分析，确定该缺陷的原因是继电器动作指示塑料件老化变形。针对该问题提出改进的建议。希望能为今后的检修工作提供借鉴和参考。参考文献 林传明.一起变电站断路器合闸故障分析与处理 中国高新技术企业，（）：-.李垂有.断路器继电器故障的原因分析及对策 企业技术开发，（）：-.段明明.一起 断路器控制回路断线异常分析 电工电气，（）：-.孔杰.浅谈室外断路器机构箱中间继电器 电力讯息，（）：-.（收稿日期：2 0 2 2-1 1-0 3）电气技术与经济 产品与解决方案