有载调压开关凸轮压片卡滞导致机构连调、电机空气开关跳闸的故障

罗文华

(广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000)

0 引言

有载调压开关主要由有载分接开关油室与切换开关、分接选择、电动机构、瓦斯继电器以及储油柜组成。其设计和内部接线使变压器一次绕组或二次绕组的加、减匝实现变压器电压比的变化。文章将结合一起主变有载调压开关凸轮压片卡滞导致机构连调、电机空气开关跳闸的故障为例，从多个角度寻找原因，最后解决了问题，并提出了相关经验总结。

1 故障现象

我局某110 kV 变电站#1 主变有载调压开关出现电机电源开关跳闸的故障，运行人员恢复电机电源开关后就地操作，有载调压开关出现“连调”(有载调压开关不能实现一次调节一个档位功能)，电机电源开关再次跳闸。

110 kV 某站#1 主变为广东电力设备厂产品，型号为SZ11-50000/110，出厂时间为2009年v8月;有载调压开关为合肥ABB 变压器有限公司产品，型号为UBBRN 350/440。

欲分析故障的根本原因，下现场工作前必须先了解机构的动作原理，全面掌握可能导致故障的各类原因，作出预判断，然后再根据现场的实际情况进行缺陷处理工作。下面我们先了解ABB 主变有载调压开关机构的电气动作原理。

2 ABB 有载调压开关电机机构二次原理图分析

2.1 电机回路的二次元件标识和二次图分析

此项流程节点的重点在于根据图纸确认各个二次元件的名称、位置和作用，再分析各个功能(运转、互锁、保护)的实现，最后根据现场情况初步判断缺陷原因。

图1 二次元件标识图

2.2 二次元件汇总

图1 中F2 为控制回路电源开关。可切断控制回路远方就地启动电源、零线端及自保持电源。启动电源和自保持电源可以是不同来源的交流电源。

K1 为步控接触器。控制档位调节时逐档的进行，防止因就地或远方的接点粘死而造成有载开关连续误调档。

K2 为升档接触器;K3 为降档接触器。

K6 为运转时间继电器。马达运转时间过长将接通急停回路。

S1 为远近控选择开关;S2 为调档控制开关;S3/S4 为凸轮行程开关。

S5 为手动操作联锁开关。可靠切断升降档回路，防止手动摇把被电机转动伤人。

S6/S7 为升档和降档的末档行程开关。降档的极限终点是1 档，升档的极限终点是17 档;S8 为急停按钮。

S15 为接力启动接点。当档位滑行到9A 或9C时，S15 接点接通，再次按原来的升降方向启动升降档。该接点保证档位不会停留在9A、9C 档。

Q1 为电机电源开关。该空气开关带有辅助接点和脱扣线圈C1-C2，紧急停止是通过让其脱扣线圈C1-C2 励磁而实现的。

2.3 二次原理及各电气功能

1)升降档启动回路

降档接触器K3 或升档接触器K2 的线圈A1-A2受电励磁后将驱动电机回路的K3、K2 相应接点改变电机电源的相序使电机正转或反转，达到升降档的功能。实现升降档启动有两种方式:就地手动和远方控制。启动电源经控制电源空开(F2-3、F2-4)，主变过载闭锁(X3-1、X3-2)后，由把手S1 进行远方就地选择，然后切至相应的启动回路。就地启动时，由控制把手S2 将电源切至降档或升档回路;远方启动时，由测控装置提供的遥控接点将电源切至降档或升档回路。

2)升降档自保持回路

控制电源空开(F2-1、F2-2)向控制回路提供自保持电源。自保持电源通过凸轮开关行程接点(S4-33、S4-34 或S3-33、S3-34)保持升降档回路。该自保持行程不是全程的，所以，启动回路的接点应设置足够长的闭合时间，以保证顺利进入自保持行程。该自保持是纯机械行程的而非电磁保持，所以在任何滑档不到位的情况，一旦电气回路重新接通或闭锁解除，将继续进行滑档直至到位。例如，手动降挡的过程中升降档回路是被闭锁的，手动摇把一旦抽出，机构将自动继续降档而无需重新在远方或就地启动降档。

3)升降档互排斥闭锁

互斥有两种，一种是升降档接触器接点(K2-21、K2-22 和K3-21、K3-22)的互斥，另一种是凸轮开关行程接点(S3-41、S3-42 和S4-41、S4-42)的互斥。升降档接触器的互斥是依赖于电磁的，凸轮开关的互斥是纯粹机械行程的，是不依赖电磁保持的。当升降档接触器受电励磁后，只要励磁不消失，其接点的互斥是全程可靠的。

4)手动联锁

5)极限档位行程闭锁

降档的极限档位是1 档，此时末档行程开关S7的接点(S7-61、S7-62)打开，从而闭锁降档;升档的极限档位是17 档，此时末档行程开关S6 的接点(S6-61、S6-62)打开，从而闭锁升档。

6)急停回路

急停有三种方式。一是就地手动急停(S8-13、S8-14)，二是远方遥控急停(X3-8)，三是运转超时急停(K6-15、K601-18)。急停原理是将自保持电源给到电机电源开关脱扣线圈(Q2-C1、Q2-C2)励磁，脱扣后断开电机电源从而停止调档。超时急停的时间由运转时间继电器K6 控制，ABB 固定整定为10 s，在升降档中，电磁接点(K3-13、K3-14 或K2-13、K2-14)闭合，K6开始计时，当升降档结束，K6 随着上述电磁接点返回而返回。一次正常的调档均应在10 s 内完成，超出时间则自动急停。

7)步控回路

步控回路是指K1 接触器。K1 的目的是保证调档能够一档一档进行，防止因远方或就地的启动接点黏死而造成的连续误调档。在调档过程中，凸轮行程接点S3-13、S3-14 或S4-13、S4-14 闭合，K1 线圈励磁，K1 的常闭接点K1-41、K1-42 和K1-31、K1-32 打开，分别断开升降档的启动回路，直到升降档行程结束，K1返回才允许接受下一次启动。当调档行程结束时，如果启动回路有电源，该电源将通过K1 自身的接点K1-1、K1-2、K1-3、K1-4 和K1-5、K1-6 使得K1 自保持以持续切断启动回路，这个回路有点类似断路器的防跳回路。当调档到位，凸轮行程接点S4-33、S4-34 均打开，步控回路随之复归。

8)接力启动回路

根据规划，2011—2020年，湖南省水利建设市场主要分布在防洪、治涝、供水、灌溉、水力发电、水资源保护、水生态与环境治理和保护、水土保持、航运、水利血防、河道治理及岸线开发利用等11个领域。

当档位滑行到9A 或9C 时，接力启动接点S15-36、S15-38 接通，自保持电源经过K2-31、K2-32 或K2-43、K2-44 保持升降档回路，给以升降档走第二次行程的启动力。

2.4 整理一次降档操作的全过程

以就地操作降档为例，按下S2 旋钮开关后产生以下几个阶段。

1)电触发阶段:L——X3(2)——F2(3、4)——S1(2、3)——S2 (2、3)——K1 (41、42)——S3 (41、42)——S7 (61、62)——S5 (21、22)——K2 (21、22)——K3(A1、A2)——S1(5、6)——N

电触发后，电机启动，通过电机齿轮和拐臂等元件的机械传动，凸轮开始顺时针或逆时针转动。这个凸轮是后续动作的关键元件，凸轮是缺角圆形的形状，配有凸轮压片。凸轮压片是带有弹簧的三角形状的金属体。凸轮的转动、缺角的循环转动、周期时间的配合，通过这样的设计可以使凸轮压片左侧的行程开关S3、S4 实现周期性、有规律地关断、互锁(见功能a、c)。

2)机械保持阶段:X3(1)——F2(1、2)——S1(7、8)——S4 (33、34)——S3 (41、42)——S7 (61、62)——S5 (21、22)——K2 (21、22)——K3 (A1、A2)——N

凸轮转动后，S4 动作，常开接点闭合，常闭接点打开，电路通过凸轮的物理结构，使电动机降档继电器K3 持续保持吸合状态，并且在这个阶段电触发回路因为旋钮S2 回位而断路，K1 继电器在这个阶段保持动作(见功能b、g)。

3)档位调节完成阶段:档位到切换尾部阶段后，凸轮回到缺角位置，S4 回位，常开接点打开，常闭接点闭合，机械保持结束，并且触发电路的K1(41、42)关断，保证电路断路，充分保证一次调节一个档位作用。

其他保护、互锁功能可根据结合前面的功能介绍进行分析。

3 故障分析

故障情况是#1 主变有载调压开关出现电机电源开关跳闸的故障，运行人员恢复电机电源开关后就地操作，有载调压开关出现“连调”(有载调压开关不能实现一次调节一个档位功能)，电机电源开关再次跳闸。

根据前面的原理分析、故障出现的情况，得出以下初步判断:(1)电机电源开关的跳闸是属于时间继电器K6 的时间整定保护跳闸;(2)“连调”使机构不能一次调节一个档位，说明在一个档位调节完成阶段，K3/K4持续励磁，K3/K4 的励磁回路是通路。

再进一步分析，K3/K4 的供电回路有两个方面:(1)触发回路，触发回路的通路充分条件(其他基本条件都满足)是S2 持续闭合(旋钮为降档位置)和K1继电器常开状态(不吸合)，可能是K1 继电器损坏不动作且S2 旋钮卡死在降档/升档位置;(2)凸轮机械保持回路，此回路只要是S4(33、34)闭合，电路给电后就能持续降档。可能K3/K4 继电器的凸轮板卡死，在档位调节完成后不能通过复位弹簧复位，也可能是凸轮机械损坏，不能是凸轮板复位。“连调”的理论原因也就是上两个方面。

现场完成开工手续后，开始进行现场观察和查验。有了前面的详细理论分析后，工作组成员快速找到症结所在，根本原因是凸轮压片卡滞，不能顺利通过其内轴的复位弹簧进行复位，也就实现不了档位结束时，凸轮缺角位置的物理设计，S4(33、34)常闭合，K3 也就持续励磁，档位“连调”，直至电机保护的时间整定动作，使电机电源开关跳闸，理论和实际是相符的。

找到问题的症结后，对凸轮压片机械转动进行处理，凸轮压片卡滞不是内部损坏，是由于长时间轮滑油氧化、灰尘和水分等原因导致卡滞，可用带长喷嘴的机械润滑剂进行清洗和润滑(为防止润滑剂滴下，在下方应垫上足够的碎布条)，反复多次用长一字刀进行机械转动凸轮压片，直至凸轮压片的动作良好。

进行上述检修处理后，运行人员打开电机电源开关和控制回路开关，就地降档、升档都可实现一次调节一个档位的功能，凸轮压片在凸轮回到凹槽位置后也能正常复位，缺陷得以消除。

4 经验总结

有载调压开关的动作原理相对于其他开关、刀闸设备较为复杂，保护、互锁、机械保持、中间位置的接力启动等功能也较多。预分析不同缺陷故障的根本原因还是要把动作原理全部掌握，有了理论依据才能更正确、快速地找到问题的症结所在，除了此次的连动问题，遇到拒动、9A—9B/9C—9B 接力不启动、电机电源开关直接跳闸等问题也能一一解决。

［1］王文胜.变电检修技术问答［M］.北京:中国电力出版社，2008

［2］许艳阳.变电设备现场故障与处理［M］.北京:中国电力出版社，2008