蓄电池老化导致重合闸失败事故的处理

黄兴，魏延彬，杨琳琳

（国网山东省电力公司莱芜供电公司，山东莱芜271100）

蓄电池老化导致重合闸失败事故的处理

黄兴，魏延彬，杨琳琳

（国网山东省电力公司莱芜供电公司，山东莱芜271100）

瞬时性故障重合闸不正确动作将降低供电可靠性，增加线路停电时间，给客户和供电公司带来不必要的损失。对某35 kV变电站内一起电磁式断路器重合闸失败的原因进行分析，发现蓄电池老化引起合闸电流不足是导致事故发生的根本原因，并就该情况对相关变电站提出了相应的处理措施和注意事项，以杜绝类似故障的再次发生。

电磁式断路器；重合闸失败；蓄电池老化；故障分析

0 引言

正确的重合闸能有效提高供电可靠性，减少停电损失，对保障电力系统稳定运行具有十分重要的意义［1］。2013年12月19日，某35 kV变电站10 kVⅠ段母线一条出线开关过流保护动作跳闸后开关重合失败，造成整条线路停电。

1 故障及检查

2013－12－19T8∶53∶48∶380，某35 kV变电站一条10 kV出线导致DMP300型微机保护测控装置速断保护动作，开关跳闸，08∶53∶49∶440，重合闸动作失败。

现场有明显的焦糊味，保护装置发出“控制回路断线”信号，经检查发现操作板合闸保持继电器与机构处合闸接触器线圈均烧坏，开关机构就地手动合闸无卡涩现象，合闸线圈电阻为1.9 Ω，正常。更换操作板与合闸接触器线圈后试合开关，开关铁心顶杆动作幅度不大，合闸失败。

根据CD10断路器电磁操作机构常见故障处理方法［2-4］，首先调节开关铁心顶杆长度，效果不明显。考虑到合闸线圈老化问题，更换新的合闸线圈（阻值1.7 Ω），手合试验无效果。对开关的行程开关连杆及罗盘进行多次反复调节，试验均无明显效果。

期间，对蓄电池手动转均充时发现充电电流为零，操作开关时，IDC-200 A直流电源监控系统发出“合母电压低！”报警信号，据此分析蓄电池容量达不到合闸电流的要求（合闸电流为99 A）。申请调度对电容器开关合闸验证蓄电池容量是否达到合闸电流条件，发现电容器开关亦无法合闸，检查发现操作板合闸保持继电器与机构处合闸接触器线圈均烧坏，合闸接触器动作后接触不良，现场予以更换。对备用线进行合闸试验同样失败，判定蓄电池容量不足（期间，该10 kV出线通过拉手供电恢复正常）。将蓄电池替换并充电一段时间后试合备用线开关成功，问题症结得到验证。因原合闸线圈已烧坏，在对电容器间隔更换合闸线圈后，试合开关成功。对上述两个间隔进行保护带开关、手合、手分、遥合、遥分、防跳试验均正常，而后恢复正常运行方式。

2 故障原因分析及处理

2.1 弹簧操作机构工作原理

该站10 kV断路器采用CD10-I型操作机构。该机构是一种户内悬挂式的电磁操作机构，可电动合闸、电动分闸、手动分闸和自动重合闸，电动分合闸均需使用直流电源。其简化后的控制回路和工作原理分别如图1和图2所示。

图1 CD10-I操作机构控制回路

图2 CD10-I操作机构工作原理

当断路器处于分闸状态时，其常闭触点处于闭合状态。此时若保护装置启动重合闸或有手合/遥合命令，保护装置将为端子3提供正电源，并在合闸保持继电器的作用下保持到合闸完成。该正电源经断路器的常闭触点→端子11→合闸接触器→端子12→端子6至保护装置负电源形成通路。从而合闸接触器动作，其辅助触点闭合，进而合闸线圈HQ从合母得电，将会在合闸线圈中流过一个非常大的冲击电流，在该电流作用下，断路器动作于合闸。合闸成功后断路器常闭触点断开（常开触点闭合，为分闸作准备），合闸保持继电器失电，从而端子3失电，合闸过程完成。由此可知，合闸过程的完成必须具备合闸回路完好及合母能提供足够大的合闸电流两个必要条件。

2.2 直流系统构成

常见的站用直流系统构成如图3所示。

图3 直流系统接线

图中+HM、+KM、-KM分别为合闸正电源、控制正电源和控制负电源。两路交流进线通过交流切换装置后接入电源模块，整流为合闸电源，合闸电源再通过降压硅链降压后形成控制电源。蓄电池组并联在合闸电源上，合闸时可为合闸线圈提供足够的合闸电流［5］。

由于该站蓄电池运行年限较长，加之天气寒冷而保护室空调不能制热，运行环境较差，致使蓄电池容量下降较快，电流输出能力不足。在保护装置重合闸动作后，通过合闸线圈的电流不足，导致合闸线圈出力不够，开关不能正常动作，开关常闭触点不能返回，合闸回路保持导通，合闸接触器线圈、合闸保持继电器、合闸线圈中均长时间通过较大的电流，最终烧坏。

2.3 处理措施

结合此次故障分析，制定计划对该站蓄电池予以更换，并对所辖范围内有类似情况的变电站蓄电池分别进行容量测试，发现不合格的蓄电池或蓄电池组及时更换，对工作年限较长的老旧电池缩短试验周期。

按相关规程用蓄电池充放电仪定期进行蓄电池充放电试验；改善蓄电池室运行环境；运维人员在巡视中加强对蓄电池的单体电压值，连接螺丝有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和变形，绝缘电阻是否下降等的检查与记录，以杜绝类似故障的再次发生。

3 结语

通过分析10 kV电磁式断路器的工作原理详细介绍了该型断路器的动作过程，并通过分析查找出了断路器不能正确动作的原因，制定出相应的整改方案。由此可以看出传统电磁式断路器虽然工作原理简单，维护方便，但合闸电流大，对蓄电池性能的要求较高，在运行中必须做好对蓄电池的维护工作。

［1］张保会，尹项根.电力系统继电保护［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［2］陈化钢，潘金銮，吴越华.高低压开关电器故障诊断与处理［M］.北京：中国水利水电出版社，2000.

［3］陈蕾.电器设备故障检测诊断方法及实例［M］.北京：中国水利水电出版社，2012.

［4］王俊，张秀然，孙国凯，等.CD10型电磁式操动机构故障原因及处理［J］.农村电气化，2005（11）：46-48.

［5］王文洪，张言权，赖日晶，等.变电站直流系统典型故障分析［M］.北京：中国电力出版社，2014.

Solution of Reclosing Failure Caused by Battery Deterioration

HUANG Xing，WEI Yanbin，YANG Linlin
（State Grid Laiwu Power Supply Company，Laiwu 271100，China）

Reclosing failure on transient fault could reduce the reliability of power supply，prolong outage time，and bring about unnecessary losses to customers and supply company.Battery deterioration is found to be the cause of an electromagnetic breaker reclosing failure occurred in a 35 kV transformer substation.In order to prevent the similar failure，anti-accident measures and precautions are proposed.

electromagnetic breaker；reclosing failure；battery deterioration；fault analysis

TM561

B

1007－9904（2015）05－0062－02

2014-12-08

黄兴（1987），男，从事继电保护工作。