500kV断路器防拒动隐患排查分析

霍建伟 石延军

摘要：断路器是供电系统中的重要组成设备，在供电系统中起到保护、隔离作用，断路器拒动是供电系统运行时的严重故障类型。特别是高压供电系统断路器拒动会给供电系统稳定性造成严重威胁，当断路器拒合时会会增加停电时间;断路器拒分时会使得供电系统原有故障影响扩大，甚至引起供电系统越级跳闸，严重时造成大面积停电事故。文中就分析高压断路器拒动原因，并提出改进措施，以期为后续高压供系统高效运行提供一些借鉴。

关键词：断路器;防拒动;机械特性;动作电压

引言

为了确保断路器的正确动作，控制江苏省内的电网运行风险，需要开展断路器的防拒动专项隐患排查治理工作，主要工作为：对三年基准周期内未检修的500kV及以上断路器针对性开展停电带保护传动，本体、操作回路、操作机构检查维护等项目。

1检修周期内断路器运行状态变化统计

通过该次防拒动检查，基本摸清了省内三年基准周期未检修断路器运行状态发生变化的概率。182台断路器中，测试不合格台数合计7台，分别为动作电压不合格4台，机械特性不合格3台;机械特性参数在标准上限浮动而建议检修的7台。省内三年基准周期内未检修断路器测试不合格总概率3.85%。为实现在役断路器测试不合格率为“零”，需设立“经济”而又“必要”的检修时限，及时对在役断路器开展专项测试、调试，掌控断路器运行状态，从而使不合格率趋于“零”。由于缺少在役断路器检修记录，此年限尚待精确计算。

2拒动故障的判断

2.1检查电气控制回路

一般在线路控制回路上设有亮灯指示，是对线路监测结果的展示。线路监测的目的是判断各个回路的工作情况，用红灯和绿灯来表示。线路监测和各分闸、合闸的开关无关，但影响到电压稳定。因此，工作人员在检查电气控制回路时，要格外重视以下几个方面：①在检查电气控制回路前，先确保控制电源的安全，避免出现意外事故;②对控制线路上的熔断器进行调试，看其在异常状况下是否能迅速熔断;③接触器的触点因为常开、常合，也容易失灵，因此，可以电表检查触点内部线圈是否完好;④铁芯是否正常可以通过操作控制开关实现，把控制开关开到合闸状态，观察铁芯工作情况，若正常工作就可以证明电气回路没有故障。

进行故障电流的解析，按最频繁发生故障时能断开电流的瞬间来决定电气回路所需的灵敏度。当邻接回路配线中发生不对称短路时，试验了回路的保护选择性。根据使用选择特性和正、负连续电流的比较，提议作为保证选择性的一种方法。如果电气回路因相简短路、过负荷平衡操作和故障（二相操作和卷钱简短路等）等原因，对电气投备和回路网可起保护作用。

2.2根据回路指示灯判断

①合闸前，指示灯两色均不亮说明该条回路有中断的地方，或者电源出现问题。可以先检查电源是否正常工作，然后，对回路上的设备进行测试，看是否有问题。回路的问题可能是断线，也有可能是终端电源故障。②如果合闸后红灯灭、绿灯亮，说明线路未闭合。其中，可能是合闸接触器没有动作或者合闸线圈出现故障。③设备电气控制线路两线圈串联形成寄生回路的问题，比较容易发现。但是，如果在设计时考虑不周，有时还会出现三线圈串联形成寄生回路的情况。即一个控制线路中的3个线圈，尽管它们各自的控制回路已经断开，但是却能通过另外的通路串接起来后接通控制电源，形成寄生回路。特别是在工作方式较多、电气元件较多、控制线路较复杂的情况下，更容易形成这样的三线圈小联寄生回路。

3断路器拒动原因分析

3.1断路器机构动作分析

通过对断路器比说明书及现场断路器运行情况，发现虽然断路器内长方形曲柄程有转动，合闸弹簧处于能量释放状态，但是受合闸弹簧未伸展到位、分闸操作杆处于被锁住状态，断路器仍处于合闸状态，从而导致断路器无法完全分闸。现场采用短接行程储能开关给分合闸弹簧储能后时将长方形曲柄按照逆时针方向旋转到位后，即从机械上确保断路器可顺利分闸。

断路器机械闭锁后，当向断路器发出分闸指令时断路器仍无法实现分闸，同时无法接收到控制回路中信号，分闸线圈中串联的电阻出现烧损。断路器内部的分合闸弹簧能量未能充分释放、弹簧行程不到位，导致断路器中SQ3/B仍处于闭合状态。

3.2断路器无法执行分合闸动作

分析断路器拒动的另外成因为机械性能劣化，可形成在合闸指令已经传递到分合闸线圈时，机械部件不能实施分合闸动作。机械性能劣化引起的拒动故障可归纳为两类：一类成因于电磁铁、脱扣板等脱扣有关机构的卡涩;另一类成因是虽然脱扣机构正常执行动作，但却不能将能量传递到动触头上，该类型的问题应归为传动机构故障。如出现绝缘拉杆断裂问题，则断路器不能把储能机构中的能量传递到动触头，所以辅助开关也不能工作。如有传动机构卡涩的问题，则断路器的触头启动时间将变慢，大多數情况下断路器动触头动作后辅助触点开始工作，由此在传动机构引发了辅助开关切换的时间一并变慢。

3.3断路器无法响应分合闸指令

是指线路两端均有电压但无电流通过，故障成因主要为端子脱落、航插插针变形或插入不够、线路断线等问题，这些情况的形成主因是控制回路中有断点，回路不能导通，形成推动故障。这类故障可归纳成人为因素和电气性能因素。如端子脱落、航插插针变形、航插插入不够等均可归为人为因素导致的线路断路问题，针对这种情况，要加大人员培训力度、调整作业流程，可以有效避免此类情况发生;如线圈烧毁、端子氧化等均可归为电气性能因素，针对该情况，未出现问题时不易发现，可采用稳态电流变化对断路器实施检测。

4改进措施

4.1信号回路改进

断路器中行程开关SQ3用以监测分合闸储能弹簧，具体是断路器中A、B、C三相行程开关SQ3常闭点均采用一个中间继电器监测弹簧储能情况，采用该种连接方式无法区确定断路器中A、B、C三相分合闸储能弹簧故障。为了解决上述问题，在保持断路器原有分合存储弹簧信号回路不变情况下，通过将断路器中A、B、C三相SQ3常开点与测控箱连接，并在后台分别对A、B、C三相SQ3常开点定义为“A相储能弹簧未储能”“B相储能弹簧未储能”“C相储能弹簧未储能”。通过对信号回路进行改进，可监视断路器中每相储能弹簧储能情况，从而便于值班人员或巡检人员精准发现未储能弹簧。

4.2安装加热器

针对断路器输出轴上支撑轴承出现卡涩、锈蚀等问题，提出采用加热器改善轴承所处环境。具体是在分合闸弹簧机箱下部左下角位置安装加热器，安装完加热器后断路器轴承机箱内湿度大问题会得到有效改善，从而避免轴承锈蚀。

结语

线路拒动故障是电力传送中值得重视的问题，因其会直接影响到用电单位的正常作业，引起严重事故也是有可能的。我们必须意识到，拒动事故是必然存在的，只能减少其发生，并保证在拒动故障发生时，对线路的影响降到最低。另外，还要考虑通过高频保护，使线路在高压、高流情况下的稳健传输。

参考文献

[1]金涛，苏见燊，张明扬.基于混合式断路器的直流电网保护方案研究[J].电机与控制学报，2020，24（3）：106-113.

[2]欧龙生.开关柜断路器拒动原因与分合闸线圈故障分析[J].机电信息，2018（6）：93-94.

[3]石万里，夏武.一起500KV断路器拒动故障原因分析及改进措施[J].电工电气，2017（2）：59-62.