110 kV变电站开关机构闭合故障检修及处理方案探究

蔡 恒

（广东电网有限责任公司韶关供电局，广东韶关512026）

1 故障概况

2017年8月31日，某110 kV变电站对其110 kV官回线1297开关分闸线圈进行整改，将开关分闸回路由上拉式调整为撞针式。

110 kV官回线采用北京ABB公司生产的LTB154D1/B型FSA1开关。该开关弹簧机构工作过程中主要由合闸线圈释放合闸掣子，带动合闸拐臂至合闸位置，同时分闸拐臂联动。到达指定位置后，分闸掣子锁栓分闸拐臂，合闸拐臂返回起始位置，合闸完成。

分闸线圈组别整改后，断路器弹簧操动系统出现闭合故障。经机械特性测试，开关存在明显合后即分情况，无法正常使用。

2 故障原因

2.1 现场检查

检修人员对110 kV官回线1297开关运行情况进行反复测试后发现，该开关控制系统运行正常，但弹簧操动系统在多次闭合后均出现合后即分现象，一次回路出现故障。

与此同时，110 kV官回线1297开关在安装过程中分闸线圈的固定底座过薄，长久使用后部分区域底座出现变形，造成分闸线圈拉环与掣子不对中。一旦分闸线圈和掣子错位接触，会直接加大分闸阻力，导致断路器开关分闸速度受到影响，如图1所示。

图1 分闸线圈拉环与掣子位置错位接触

由此分析，本次开关故障主要为一次回路问题和现场安装问题，需调整分闸线圈底座，并进一步进行机械测试和装置拆检诊断。

2.2 性能测试

检修人员使用检测仪器对110 kV官回线1297开关机械系统性能进行测试后，确定断路器开关的分闸速度仅为1.8 m/s，远远低于厂家提供的标准分闸速度（2.1～2.7 m/s）。

根据现场巡检情况，可直接确定分闸线圈底座过薄是导致分闸速度过低的因素之一。此外，一次回路中的装置磨损或磕碰也可能使分闸线圈无法顺利开闭，造成分合闸速度受到影响，需进一步拆检并测试。

2.3 拆检诊断

（1）二次回路。开关拆检后进行控制回路和控制装置性能测试，各线路及元件均正常。但后台遥控测试发现，110 kV官回线1297开关仍合后即分。

（2）一次回路。开关拆检后发现线圈填充物、纸绝缘、金属丝、金属架、电机线圈、继电器等零部件正常，分闸掣子滚轮与销轴间有明显磕碰痕迹，销轴边缘出现一定程度的变形，如图2所示。在运行过程中，分闸掣子滚轮转动到固定位置后，销轴变形无法及时锁住，导致开关合后即分。

图2 分闸掣子滚轮与销轴间撞痕

开关进一步拆除后，对脱扣锁栓结构和尺寸进行检查发现，LTB154D1/B型FSA1开关内的脱扣锁栓圆弧加工尺寸异常，锁扣部分止位面较正常加工止位面低1～2 mm，根本无法正常实现分闸挚子脱扣锁栓，如图3所示。

图3 脱扣锁栓的圆弧加工问题

上述脱扣锁栓中圆弧止位面过低直接造成滚轮与销轴不匹配，致使锁栓状态异常，开关合后即分。

3 处理方案

3.1 处理措施

根据故障诊断结果，110 kV官回线1297开关分闸线圈中销轴、锁栓等存在问题，且安装过程中底座不达标，需有针对性地更换分闸线圈，重新安装。因此，本次处理时选用北京ABB公司生产的同型号断路器替换原断路器，更换开关分闸掣子及整个分闸系统，并使用固定装置对分闸线圈底座进行处理，增强底座支撑强度。

处理完成后，检修人员对该地区110 kV官回线1297开关分合闸运行情况进行测试，发现分合闸动作正常。机械性能检测发现，该开关分闸速度达到2.3 m/s，合闸速度达到2.1 m/s，均处于正常分合闸速度范围；分闸时间各相分别为49.8 ms、52.1 ms、52.5 ms，合闸时间各相分别为52.8 ms、52.4 ms、52.7 ms，满足标准要求；低电压动作测试无异常。

3.2 注意事项

断路器在我国110 kV变电站运行中应用非常普遍，是提升变电站可靠性和稳定性的关键。在对110 kV变电站开关机构故障进行处理时，相关人员需要把握好故障检测和处理两方面内容，双管齐下，快速解决开关机构问题。

（1）故障检测。一般开关机构故障检测往往通过人工拆检实现，工作量大、操作难度高、效率低下。新时期110 kV变电站运维过程中可以选用高速摄像检测技术，运用高速摄像装置快速捕捉开关分合闸动作及传动部件运行情况，有效查找事故原因，确定开关机构异常状况；可以使用手持式测试装置，如速度测试仪、红外检测仪、探伤仪等快速查找110 kV变电站开关机构零部件运行和损伤状况，作为可靠的故障诊断依据。

（2）故障处理。110 kV变电站开关机构故障处理过程中，应更充分考虑内部装置和外部环境，针对风险评估结果和异常状况实施前瞻性维修或更换，必要时还需要设置相应的合闸回路保护，如采用接触器搭建二次合闸回路；形成专业技术团队，针对110 kV变电站开关机构的常见故障制定有效处理方案，由技术人员、科研专家等共同就现场开关可能出现的问题进行防控；建立变电检修缺陷数据库、风险资料库等，针对开关机构的各项问题形成完整处理记录，为后续工作提供有效数据支撑；做好业务人员知识和技能培训，保证检修人员能够按照要求高质量、高效益地解决110 kV变电站开关机构问题。

4 结语

开关机构检修关系到变电系统的安全、稳定运行，对变电检修人员有着较高的技能素养要求。110 kV变电站开关机构故障的发生往往有着源头性的诱发因素，在现场处理过程中应第一时间明确开关故障现状，查找元器件及线路故障因素，确定本次故障的关键原因，以便有针对地开展故障处理和维修。与此同时，还必须重视检修工作，实现全过程检修、动态化监管、多维度保障，使变电检修工作落到实处，取得实效。