110 kV断路器远控分闸开关拒动跳闸线圈烧毁故障原因分析与处理防范

陈铁军

（广东电网有限责任公司河源供电局，广东河源517000）

1 事故概述

某电厂值班人员发现，当其在中控室内对电站内一110 kV开关执行分闸操作时，后台反馈控制回路断线情况。此时，主变保护动作光字亮红，没有保护动作开出。而主变保护屏上显示该110 kV断路器跳闸灯亮，但实际该断路器未断开。值班人员随即赶往现场排查，发现该实地分闸线圈有烧焦痕迹。

2 事故原因分析

实际造成断路器拒动的原因主要有两个方面，即机械故障以及电气故障。一旦本级断路器发生故障，未能按照要求及时断开线路，势必造成越级跳闸，继而使得变配电部分整个母线失压，造成大面积停电事故。机械故障主要包括开关动作机构动力不足、开关自身存在设计缺陷等，而电气故障则可能为二次设备接点融化、辅助触点动作失灵等。检修人员对现场断路器开关机构性能及外观等进行详细排查，发现实际操作机构存在一定卡滞情况，随后对其拐臂机构进行清理，其他未见任何机械异常。对于电气部分进行排查，也未见任何控制回路以及微机综保故障情况，因此着重对跳闸线圈烧毁原因进行分析。图1所示为该110 kV断路器控制回路原理图。

实际在运行过程中由于断路器属于瞬间工作状态，因此相关跳合闸线圈的设计也往往都是按照短时间工作状态进行的。而实际上如若分合闸线圈长时间带电，极有可能造成线圈烧毁。在正常情况下，当断路器处于合闸状态时，其辅助常开触点QF闭合。开关跳闸控制回路有+KM→HWJ（断路器合闸位置监视继电器）→YJJ（断路器异常闭锁触点）→QF→TQ，此时跳闸回路处于正常工作状态，而合闸指示灯XD1处于常亮状态。

图1 该电站110 kV断路器控制原理图

此时现场检修人员对跳闸线圈进行更换，指示灯以及初步的跳闸回路控制均显示正常，而在对开关机构进行特性实验时，数据结果显示跳合闸时间数据不符合相关要求。因此对于此次跳闸线圈烧毁原因分析，确定跳闸回路是否正常是需要解决的难题。对断路器辅助接点动作可靠性以及灵敏性等方面进行检查，结果发现实际现场位于辅助触点正上方为操作机构箱，其内部各个链条的传动以及机构润滑等填充了大量的润滑油脂，而一些润滑油恰好滴落至该QF辅助开关内，进而引起触点接触不良，触点部分甚至已经出现黏合情况。对接触点电阻进行测量，结果远高于合理值。这也使得分闸控制回路辅助触点直流电阻明显增加，而跳闸回路线圈电流则大大降低，使得跳闸线圈长时间带电运行难以正常切断，导致线圈烧毁。除此之外，断路器分合闸操作机构闩板由于油脂较大的黏性而发生卡涩，分合闸线圈阀杆难以快速有效顶开闩板，加上传动机构润滑油脂滴落使得辅助触点接触不良，且存在些微黏化情况，长时间带电使得该辅助触点难以有效快速切断，最终导致线圈烧毁。

基于断路器跳闸回路，当其处于正常工况下时，测得HWJ电阻值为2 kΩ，而跳闸线圈电阻值为200 Ω，QF辅助触点电阻值为0，此时当断路器处于合闸状态时分压在分闸线圈上的电压为20 V，电动操作时，保护动作出口跳闸时全部220 V电压加载至跳闸线圈，继而使得其可以快速动作断开。而更换新的分闸线圈后，断路器处于合闸状态时，HWJ电阻值为2 kΩ，QF辅助触点测得为16Ω，因此实际分摊在TQ线圈上的电压为19V，相较于正常工作状态下仅下降1 V，因此影响不大。而当电动操作时，由于断路器辅助触点接触电阻为16 Ω，因此加载在跳闸线圈TQ两端的电压为203 V左右，相较于正常情况下的220 V下降了近17 V。由此可见，由于分闸控制回路断路器辅助触点电阻增加，使得最终加载在跳闸断路器两端的电压大大降低，致使整个跳闸线圈长时间带电以及线圈分断效果不理想，最终造成线圈大量发热烧毁。当执行电动分闸时，控制回路QF辅助触点接触电阻值明显增加，线圈两端电压降低，电动力供应不足，使得开关分闸及合闸数据难以达到要求值。检修人员对该断路器辅助触点进行打磨及清理处理后，该辅助触点动作灵敏性恢复，测得其电阻值满足要求。投电试运行后测得辅助触点QF两端的压降为0，而跳闸线圈压降为20 V，跳闸回路恢复正常运行。现场对跳闸及合闸时间进行测试，均满足要求。各项测试结果如下：

分闸测试结果：A相34.68 ms；B相34.49 ms；C相35.24 ms；分闸不同期0.81 ms。

合闸测试结果：A相79.81 ms；B相78.49 ms；C相79.28 ms；分闸不同期1.26 ms。

分合闸测试合格后，将断路器投入试运行，没有出现任何异常。综上所述，由于现场设计上的缺陷，110 kV断路器被迫停电。因此对其跳闸线圈进行更换、辅助触点进行清理，并在其上方设置一挡油板，以避免上方传动机构润滑油滴入辅助开关触点内，造成接触不良。现场处理后投入运行，未再出现任何异常，线圈烧毁隐患得以排除。

3 防范措施探讨

针对此类110 kV断路器设计上的不足，在后续相关开关检修期间，应当针对辅助开关进行详细排查，对于存在隐患的开关应当及时进行更换，并在上方搭建一挡油板，从而避免由于辅助开关上方传动机构润滑油滴入辅助开关内造成其接触不良。其次应当对该辅助开关进行必要清理，确保其接触可靠，动作灵活到位。由于110 kV断路器传动部分润滑油脂随着温度变化黏性也会发生变化，继而使得传动部分灵敏度降低，在对开关机构进行检修时应当着重对该部分进行清理，并重新涂抹新的润滑油脂。此外，对于开关的跳合闸闩板、传动机构机械拐臂活动部分也应当进行必要的去油污处理，并添加专用润滑油脂，提高机械工作的稳定性，同时避免由于机械拒动而造成线圈烧毁情况发生。

4 结语

断路器在整个电力系统中作用极为重要，但同时也是出现问题最多的设备之一，机械、电气故障等均有可能造成断路器拒动事故发生，而分合闸线圈烧毁是造成断路器拒动的主要原因之一。此次案例中由于断路器传动机构油脂造成断路器辅助触点工作异常，辅助触点动作灵敏度以及接触电阻性能均明显下降，使得断路器长期处于欠压带电工作状态，而实际中大多数断路器线圈只具备短时工作效力，长时间带电运行将致使其线圈大量发热，最终烧毁线圈。对断路器进行必要的清理、配件更换以及防油污处理后，设备工况满足工作要求，投入运行后并无其他事故发生，问题得以解决。因此，在设计环节相关单位应当就该情况进行设计优化，避免此类问题发生。而对于检修人员，在检修期间应对传动机构可靠性以及触点接触灵敏度进行检测，采取有效措施排除潜在隐患，确保设备正常可靠运行。