基于一起因合闸线圈烧毁引起的开关拒合事件分析_肖婷.pdf

/基于一起因合闸线圈烧毁引起的开关拒合事件分析肖婷白琼芬韩晓王榭崟（云南电网有限责任公司红河供电局）摘要：电力系统在实际运行的过程中，时常会出现一些断路器在分合闸操作过程中分合闸线圈烧毁的事故现象，由于断路器本身的回路断线问题而导致断路器拒动现象，将会影响分合闸操作，延迟送电时间，在事故切除过程中若发生故障，断路器拒动将会导致越级跳闸，扩大事故范围，出现大面积停电现象，严重情况下甚至可能导致火灾、设备烧毁等各方面的质量问题，严重影响供电的可靠性以及电网的安全稳定运行。本文基于一起 变电站的合闸线圈烧毁事件，从断路器的拒动角度引入分合闸线圈烧毁的可能原因分析，并提出一些防范措施，为同类故障的分析及预防提供参考。关键词：合闸线圈；拒动；烧毁；防范措施 断路器.基本结构 断路器的基本结构主要包括导电主回路、绝缘支撑件、灭弧室及操动机构几部分。断路器整个工作过程是通过动、静触头的接触与分离实现导电主回路的接通与隔离；分合过程中的电弧在灭弧室的高压力下快速熄灭，数十毫秒内切断电路；电路开合是由操动机构通过若干机械环节使动触头按指定的方式、速度运动来实现；通过绝缘支柱实现绝缘支撑件、传动部件对地的电气隔离，操作功传递由传动部件实现。.断路器动作原理（）断路器合闸电源供给正常线圈启动条件满足，操作机构合闸线圈通电，合闸铁芯吸合，断路器通过拐臂及连杆使真空灭弧室的动导电杆运动，完成断路器的合闸。（）断路器分闸当分合闸机构的分闸线圈通电时，分合闸铁芯吸合解除锁定，分闸动作迅速切断电路，在弹簧的作用力下迅速完成断路器分闸过程。（）断路器灭弧真空断路器的动、静触头上有螺旋槽，施加一横向磁场于电弧轴向上，磁场驱动电弧高速旋转，以避免接触面过热。图 为断路器的第一组分闸回路图。以 相为例，断路器合闸状态时，辅助开关 、压力低闭锁触点 闭合。分闸操作时，分闸继电器触点 闭合，自 保 持 继 电 器 、防 跳 启 动 继 电 器 及第一组分闸线圈 得电，分闸回路导通并形成自保持，分闸线圈励磁脱扣完成分闸操作，随后辅助开关 断开，切断分闸回路。第二组分闸回路如图 所示。图 断路器第一组分闸回路简图电气技术与经济 技术与交流 /图 为断路器合闸回路简图。同样以 相为例，分闸状态时，辅助开关 闭合，压力低闭锁触点 正常状态下闭合。合闸操作时，合闸继电器触点 闭合，合闸自保持继电器 及合闸线圈 得电，合闸回路导通并形成自保持，合闸线圈励磁脱扣，完成合闸操作，随后辅助开关 断开，切断合闸回路。图 断路器合闸回路简图 断路器拒动原因分析断路器拒动的原因分为电气和机械两个方面。.断路器拒分）断路器“拒分”由断路器机械操作机构导致，其主要原因一般为机械机构卡涩、传动连杆销轴脱落。某些型号较老的操作机构，如在部分手操断路器上配用的 机构，在合闸后仍存在合闸保持顶杆过位，从而导致断路器无法手动分闸。）断路器“拒分”由电气回路故障引起，如图所示，断路器控制回路供电的电源侧熔断器熔断或接触不良，回路无法正常供电；断路器辅助动触点接触性能不好时，辅助开关 闭合不到位，电流自保持线圈断电时，分闸回路无法导通；操作电源电压过低会导致分闸动作无力，即达不到动作值，不足以启动分闸回路。这些都是引起电气回路拒绝跳闸的原因。.断路器拒合电气方面的原因：）防跳电压保持继电器的常闭触点 、接触性能不好；）断路器合闸继电器没有动作，则合闸继电器触点 不闭合；）断路器 压力低，会导致 压力低闭锁触点动作，断开合闸回路；）合闸线圈 存在问题；）防跳继电器常开触点 或 粘连；）若合闸控制回路熔断器接触不好或熔断，控制回路存在开路也会导致合闸回路无法得电导通；）就地操作时，在测控装置上操作分合闸转换开关，操作手柄归位过早，线圈带电时间不足，不足以让自保持回路导通等也均是断路器拒合的可能原因。机械方面的原因：）机械构件本体，如断路器传动机构连杆松动或脱落、合闸铁芯卡涩、分闸连杆未复归，分闸锁扣未钩住。）弹簧操作机构合闸弹簧未储能时，合闸命令发出，回路导通，但弹簧未储能，弹簧结构无法动作，将导致断路器拒合。合闸线圈烧毁原因分析断路器分合闸过程中，线圈烧毁很常见，可能原因大致有以下几点。.装配工艺问题安装时断路器辅助开关安装不紧固，与机构连杆角度不匹配，多次操作后松动变位，触点卡涩，转换不灵活；各种机构零件等的装配问题，若装配不到位会导致零部件之间卡涩，导致断路器缓动或拒动。这些问题都可能会导致断路器合闸回路辅助开关 延时打开，从而使线圈因长时间带电而烧毁。电气技术与经济 技术与交流 /.断路器机构本体故障若机械部件本身质量不好，经过多次操作等产生变形断路器传动部分卡涩、断裂或变形，导致断路器缓动或拒动，操作过程中不能及时分合闸，辅助开关延迟切换，造成线圈长时间带电而烧毁。.断路器辅助开关 延迟切换在分合闸回路中均有自保持回路，分合闸操作时，断路器机构本体故障等原因会导致断路器缓动甚至拒动，辅助开关 延迟切换，就会让线圈保持长时间带电，造成分合闸线圈烧毁。.触点粘连如图 所示，辅助开关 在长期操作过程中，随着操作频次的增加，触点反复被燃弧灼烧，特别是对于容量较小的辅助开关，触点更易损坏粘连，当辅助开关 无法断开时，自保持回路将一直保持导通状态，最终使得线圈长时间带电而烧毁。图 自保持回路接通，断路器辅助开关触点 粘连.合闸回路电阻偏大如果合闸回路中的触点电阻因绝缘能力降低、线路老化等原因而增大，或合闸回路导线线径较小，或分合闸回路中各电器元件接线端子部分松动或锈蚀，则会使分合闸回路电压衰减过大，施加在线圈两端的电压少，从而导致分合闸线圈两端的电压过低，减小线圈励磁电流，导致断路器缓动或拒动，辅助开关延迟切换，线圈因长期带电烧毁。.合闸接触器线圈电阻增大运行年限长会导致合闸接触器的线圈电阻增大，断路器合闸线圈的励磁电流会受到合闸接触器线圈电阻值增大的影响，导致线圈励磁力度不够，造成断路器缓动或拒动，从而造成断路器合闸线圈因为过载烧毁。.合闸线圈本身出现问题如图 所示，当合闸回路导通，合闸线圈 不能正常工作时，合闸回路即使接通也无法正常分合闸。图 合闸线圈出现问题时电气技术与经济 技术与交流 /比如当合闸线圈绝缘击穿，导致其电阻减小，使得加在合闸线圈两端的电压减小，而其绝缘击穿后，线圈匝数减小，励磁电流不足，导致断路器缓动或拒动，辅助开关延迟切换，线圈烧毁。或线圈本身因为运行年限或线圈老化等质量问题，线圈电阻增大，导致线圈电流减小，励磁不足，断路器合闸时间过长就会导致线圈长时间带电烧毁。.在未储能情况分合闸如图 所示，当弹簧未储能信号接入合闸回路时，当弹簧未储能是 开关保持断开，则合闸回路将无法导通，不会造成线圈烧毁。但弹簧未储能信号未接入合闸回路，在进行合闸操作时，合闸回路接通，但弹簧未储能，断路器行程开关无法动作到相应的位置，二次回路中辅助开关触点 无法作出状态改变，导致合闸回路一直导通，线圈长时间带电烧毁，断路器拒动，严重时还将烧毁保护装置插件。图 弹簧未储能信号接入合闸回路时本次 变电站的线圈烧毁事件，经过一一排查，开关触点以及回路信号等均无问题，最后判定确实为线圈本身质量问题。合闸线圈烧毁防范措施.严格按照标准执行安装工艺，严格把关产品质量变电站设备的质量直接影响到供电的可靠性和电网的安全性，尤其 电压等级变电站在电网的影响更加重大。由于受早期工艺水平的限制，国内部分产品质量良莠不齐，设备选择前要充分考虑配件厂家质量控制能力，在投运之前就必须确保其质量问题。在安装过程中监督厂家指导立柱，严格把关安装质量，加强隐蔽性部位在安装调试、交接验收、运行维护环节的质量。安装人员的技术水平等都应列为考虑的标准，运行人员在验收过程中应仔细检查机构安装是否到位等问题。.注意检修全面，严格验收因触点粘连或断路器机构本体故障等导致线圈烧毁，在检修过程中，运行人员应全面检查，缺点检修到位，验收时也应该严格认真，确定设备状态完好，工作正常。.做好备品备件管理，加大运维力度平时巡视维护有条件的情况下，通过红外测温等巡视手段，运维时打开端子箱等测量线圈、各接触器触点等有无发热的情况，发现异常及时上报处理。因为可能会遇到需更换线圈的情况，因此班组上应做好备品备件管理，能够快速更换线圈，避免由于异地运输导致送电延时，导致降低供电可靠性和电力系统的稳定性。.合闸操作前核对断路器弹簧储能状况若弹簧未储能未接入回路，操作前对现场设备上弹簧储能状况检查核对，后台弹簧储能未复归信号光字牌是否复归，确认弹簧已储能后方能进行合闸。.班组管理加强培训）班组应加强设备维护人员对设备的管理、维护和验收的培训，让班组人员均有判断验收合格的标准。在验收过程中，仔细检查是否正常分合闸，分合闸过程中回路是否正常运行，验收过程不仅仅只是动作信号能否上传以及正确与否的检查，对回路中的触点开关等也应着重检查，避免因触点粘连或损坏等原因导致线圈烧毁，断路器拒动。（下转第 页）电气技术与经济 技术与交流 /让化工行业实现远程操控，一方面能够降低传统人力操作中存在的错误，另一方面也能有效地提高安全性和稳定性，保障企业能够安全生产，避免事故影响生产进度，造成重大损失。同时也能有效地推动行业的进步，促进国家的发展。参考文献 李凤强.电气自动化系统在化工行业的应用 化工管理，（）：-.柯小均.电气自动化系统在石油化工行业中的应用探讨 中国设备工程，（）：-.梁海燕.电气自动化系统在石油化工行业中的应用 化工管理，（）：-.于强.关于电气自动化控制系统在化工生产中的应用 石河子科技，（）：-.张洪福.电气自动化控制系统在化工生产中的应用 河南化工，（）：-.梁玉珍.电气自动化系统在石油化工行业中的应用 化工管理，（）：-.葛勇.电气自动化系统在石油行业中的应用分析 化工管理，（）：-.郭祥源.电气自动化控制系统在化工生产中的应用 化工设计通讯，（）：-.张虎明，康燕花.电气自动化系统在石油化工行业中的应用 内蒙古石油化工，（）：-.何小款.电气自动化系统在石油行业中的应用研究 现代盐化工，（）：，.（收稿日期：2 0 2 2-1 2-0 5）（上接第 页）做好运行人员二次回路及传动机构原理的培训工作，提高人员的技术业务水平，做到会使用、会维护，遇到异常情况能快速进行分析处理。结束语在设备本体以及其二次回路做防范措施，要求运行人员在设备的运行、检修阶段投入大量精力学习和验收，在一定程度上提高运行维护人员对断路器的维护能力，这样不仅能在一定程度上减少断路器拒动的事故事件，更有利于故障时能够快速分析，解决问题恢复送电，提高供电可靠性，更能保证电网运行的安全。（收稿日期：2 0 2 2-1 1-1 7）电气技术与经济 技术与交流