隔离开关二次回路故障处理方法探讨

凌 青

(广东电网有限责任公司湛江供电局，广东 湛江 524000)

隔离开关是一种高压开关电器，其主要作用是保证高压设备检修时检修人员的安全，在需要检修的设备和其他带电部分形成一个明显的断开点，为检修人员提供足够大的绝缘间隔[1]。目前隔离开关和断路器是变电站中最常见的相互配合使用的设备。由于受到设备条件、环境等各种因素的影响，容易导致隔离开关发生故障，严重影响倒闸操作效率，给电网的稳定运行和人身安全带来较大风险[2]。

本文从2017—2019年湛江地区某巡维中心倒闸操作过程出现的隔离开关故障数据中分析(见表1)，霞山站、宝满站2座变电站隔离开关故障发生次数较多，主要原因是设备运行年限较长，设备工况较差，而良丰站和仙塘站隔离开关故障的发生则受外部环境影响，通过对比各站隔离开关故障发生的原因，发现二次回路的故障率高达80%以上，造成平均每次延误操作时间达2～3 h，因此有效处理二次回路的故障，能极大提高倒闸操作效率，且具有非常积极的意义。

表1 巡维中心隔离开关故障统计(2017—2019年)

1 隔离开关二次回路的组成及动作原理

目前变电站隔离开关的动作可以分为手动操作和电动操作，考虑到手动操作会带来一定的人身风险，大多数情况下都是采用电动操作，电动操作通常有3个以上的操作点(见图1)，后台机或测控装置、现场端子箱、隔离开关的机构箱[3]。后台机或测控装置操作是满足五防闭锁等条件下从后台机或测控装置发送命令接通隔离开关的二次回路并驱动电动机的操作；现场端子箱操作是在开关端子箱内满足二次回路的逻辑条件下通过按钮的分合接通二次回路并驱动电动机实现隔离开关的操作；隔离开关机构箱操作是隔离开关机构箱内满足二次回路的逻辑条件下通过按钮的分合接通二次回路并驱动电动机实现隔离开关的操作，一般是用于检修人员对于隔离开关的维护、试验时的操作[4]。

图1 隔离开关操作点示意图

常见的隔离开关二次回路主要是由电源回路、控制回路及电动机回路构成，电源回路是为隔离开关的动作提供电源动力；控制回路是实现隔离开关在满足一系列条件的情况下进行可靠动作的控制；电动机回路是通过电动机的正反转动实现隔离开关的分合操作。隔离开关的3个回路相辅相成，缺一不可，任一回路出现故障，都会影响隔离开关的正常动作。以某110 kV 间隔12341母线隔离开关间隔为例，该间隔为杭州西门子隔离开关，MA6型机构(见图2和图3)，具体的二次回路及动作过程如下[5]。

图2 隔离开关电源及控制回路

图3 隔离开关电动机回路

电源回路：～A→～N (220 V交流电源，取自交流动力电源)。

控制回路：1ZK→～N (220 V交流电源，取自交流动力电源)。

电动机回路：L1、L2、L3→U1、V1、W1(380 V交流电源，取自交流动力电源)。

动作过程：在控制回路1ZK→N带电接通后，通过远方测控YK12→YK15/YK16或就地1HA/1FA按钮发出分合闸命令，使控制回路接触器K1/K2动作，对应电动机回路接触器K1/K2触点动作，驱动电动机正反转，实现隔离开关的分合闸。

2 隔离开关二次回路的常见故障

根据二次回路的组成，隔离开关二次回路的常见故障主要分为3个方面：电源回路故障，控制回路故障，电动机回路故障。这3个方面的故障通常情况下表现为隔离开关的拒合和拒分，严重情况下会导致电动机的短路烧毁。因此运维人员在倒闸操作或设备修试过程中遇到这些情况，必须立即停止操作，查清原因，排除故障后才能继续操作，如特殊情况下需要紧急送电，必须做好风险评估和采取相应的安全措施后方能操作，避免给设备和人身带来更大的风险[6]。

2.1 电源回路故障

电源回路故障是隔离开关二次回路中最常见的故障类型，主要表现为静态故障和动态故障，静态故障指隔离开关控制回路的电源或者电动机回路的电源无电压或异常，主要是由于空开漏投入、空开故障或者上级电源消失造成。动态故障是指隔离开关在电动操作过程中突然电源消失或异常，多数情况下是由于突发性空开的跳闸、上级电源消失或二次回路故障引起的。

2.2 控制回路故障

控制回路故障是隔离开关二次回路中最复杂的故障类型，往往是由于一种或几种原因同时引起，具有多样性和交叉性特点，目前比较常见的是控制回路断线或接触不良、隔离开关闭锁条件不满足、交直流回路短路、空开异常故障、二次元件损坏等原因引起，具有一定的复杂性和隐蔽性[7]。

2.3 电动机回路故障

电动机回路故障是隔离开关二次回路中最简单的故障类型，发生电动机回路故障时，后台机会出现电动机故障告警的信号和光字牌，同时现场检查电动机回路的热耦继电器的动作标示也是电动机回路故障判断的重要依据，有利于运维人员及时判断和检查。电动机回路故障通常是由于电动机空开故障、接触器触点接触不良、闭锁回路未接通和电动机缺相、过热、短路等原因引起的[8]。

3 隔离开关二次回路的故障原因分析

在长期设备运行过程中，造成隔离开关二次回路故障的原因很多，也非常复杂，大体上可以分为人为因素、设备因素和环境因素。人为因素主要在隔离开关新投运阶段的施工、验收等环节，没有严格执行规程制度，导致误接线、端子排松动、电缆损伤、寄生回路等隐患。而在隔离开关运维阶段则是定检或维护过程中错误接线、振动过大、维护不当导致二次回路的异常。设备因素主要为隔离开关设备的质量问题，例如内部元件故障、继电器老化二次回路绝缘低等。环境因素主要为潮湿或雨雾天气造成测控屏、端子箱、机构箱内二次回路氧化锈蚀，引起端子排或元件接触不良，造成二次回路接地或绝缘降低。在2017—2019年湛江地区某巡维中心隔离开关二次缺陷统计情况分析中(见图4)，设备因素占55%，人为因素占20%，由此可见，降低隔离开关二次回路故障率必须从新设备投运前的施工阶段，加强检查验收，一直到设备投运后运维阶段的定检试验，都需要层层跟踪把关，是一个长期动态的设备管理过程[9]。

图4 隔离开关二次回路故障缺陷分析

4 隔离开关二次回路的故障处理方法

在变电站设备倒闸操作或修试过程中，出现隔离开关拒分合的异常现象，现场人员需先检查倒闸操作顺序正确和隔离开关一次设备无异常后，基本可判断隔离开关二次回路发生了故障，并需要通过二次回路进行排查故障。目前隔离开关二次回路故障排查常用的方法有电压回路法、电阻通断法、综合判断法，以下以某110 kV 间隔杭州西门子MA6型机构的隔离开关二次回路为例进行分析排查[10]。

4.1 电压回路法

电压回路法是根据隔离开关二次回路的组成，从电源回路出发，测量控制回路和电动机回路上各点的电压是否正常，判断故障的位置和类型。电压回路法主要使用万用表的电压档位，通过测量点对地电压或两点电压的数值进行判断，适合于各种交直流回路，具体流程如下：万用表检查试验完好，准备图纸资料，做好防止隔离开关误操作措施；根据保护测控屏、开关端子箱、隔离开关机构箱位置假设划分3个大的故障范围，通过临界点的电压是否正常，不断缩小故障范围，最后查找到故障点；端子箱排查。

端子箱排查：①测量1ZK下端无电压或电压异常，判断为空开故障；②若第1项正常，测量885端子排无电压或电压异常，判断为电气闭锁回路异常，缩小排查范围确定故障；③考虑现场端子箱为隔离开关操作点情况，若第1项和第2项正常，断开电动机电源Q1，切换远近控把手至“近控”，插入五防钥匙，分别按下1HA或1FA按钮，测量X1：430或X1：432端子排无电压或电压异常，判断885至X1：430或X1：432端子排回路异常，缩小排查范围确定故障。

机构箱排查：①在排除端子箱内故障点后，考虑现场端子箱为隔离开关操作点情况，断开电动机电源Q1，切换远近控把手至“近控”，插入五防钥匙，分别按下1HA或1FA按钮，观察接触器K1或K2的动作情况；②若接触器K1或K2正确动作，说明隔离开关控制回路无故障，直接进入电动机回路的故障排查；③若接触器K1或K2不动作，则以接触器作为分界点进行故障排查，在接触器K1或K2的A2端子测量无电压或电压异常，判断X1：430或X1：432端子排至接触器回路异常。接触器K1或K2的A2端子测量电压正常，判断为接触器故障或接触器K1或K2的A1端子至1ZK的N极回路异常，缩小排查范围确定故障；④电动机回路故障排查，首先测量电动机电源Q1下端无电压或电压异常，然后检查电动机热耦继电器无异常，再次观察接触器K1或K2对应触点动作的情况，若其中哪部分出现异常，则缩小排查范围确定故障。如果以上排查都正常，可以通过试听电动机动作的声音或测量电阻值判断电动机是否故障。

4.2 电阻通断法

电阻通断法根据隔离开关二次回路的组成，从电源回路出发，测量控制回路和电动机回路上各点之间的回路是否导通或电阻值正常，判断故障的元件和位置。电阻通断法主要使用万用表的电阻导通档位，通过2个测量点之间导通发出滴滴声音进行判断，是适合于各种断开电源的二次回路，具体流程为万用表检查试验完好，准备图纸资料，做好防止隔离开关误操作措施；根据保护测控屏、开关端子箱、隔离开关机构箱位置假设划分3个大的故障范围，通过电源端与临界点之间是否导通，不断缩小故障范围，最后查找到故障点。

端子箱排查：①断开控制回路的上级电源，合上1ZK，测量空开上下端不导通，判断为空开故障；②若第1项正常，测量881与885端子排两端不导通，判断为电气闭锁回路异常，缩小排查范围确定故障；③考虑现场端子箱为隔离开关操作点情况，若第1项和第2项正常，断开电动机电源Q1，切换远近控把手至“近控”，插入五防钥匙，分别按下1HA或1FA按钮，测量885至X1∶430或885至X1∶432端子排不导通，判断885至X1∶430或885至X1∶432端子排回路异常，缩小排查范围确定故障。

机构箱排查：①在排除端子箱内故障点后，考虑现场端子箱为隔离开关操作点情况，断开电动机电源Q1，切换远近控把手至“近控”，插入五防钥匙，分别按下1HA或1FA按钮，测量430至K1接触器的A2端子排或432至K2接触器的A2端子排不导通，判断430至K1接触器的A2端子排或432至K2接触器的A2端子排回路异常，缩小排查范围确定故障；②若第1项正常，测量K1或K2接触器的电阻值，在20～150 Ω为正常值，否则为接触器接触不良或故障；③若第1项和第2项正常，测量K1接触器的A1端子排或K2接触器的A1端子排至1ZK的N极回路不导通，判断K1接触器的A1端子排或K2接触器的A1端子排至1ZK的N极回路异常，缩小排查范围确定故障；④若第1、2、3项正常，进入电动机回路故障排查，首先电动机回路的断开上级电源，合上Q1，测量空开上下端，判断空开是否正常，然后检查电动机热耦继电器无异常，再次测量Q1下端2、4、6端子排至电动机端子X1∶568、X1∶569、X1∶570回路是否导通，判断Q1下端2、4、6端子排至电动机端子X1∶568、X1∶569、X1∶570回路是否正常，最后测量电动机的电阻值，在20～150 Ω为正常值，否则为电动机内部故障。

4.3 综合判断法

综合判断法是先进行隔离开关外部排查后，根据隔离开关二次回路的组成，从电源回路出发，针对控制回路和电动机回路的特点，交替使用电压回路法和电阻通断法，判断故障的元件和位置，适合于所有的交直流回路，具体流程:①先进行隔离开关外部排查，核查端子箱、机构箱内部接线是否松动、脱落，各继电器元件是否完好，测试接触器及热耦继电器的动作，检查和试验二次回路的空开、分合停按钮和远近控把手；②端子箱内控制回路的故障排查。为了提高效率，优先采用电压回路法，首先断开机构箱电动机电源空开Q1,从控制回路1ZK下端开始逐个端子排进行测量电压，当发现哪个位置无电压或电压异常时，说明该位置电源无法导通，即可以直接判断故障位置；③机构箱内控制回路可交替使用电阻通断法和电压回路法，通过端子箱或机构箱内按下1HA或1FA按钮，观察机构箱内K1或K2接触器的动作情况，判断机构箱内控制回路是否正常，若K1或K2接触器不动作，则以接触器为分界点，进行两部分的故障排查，若K1或K2接触器正常动作，则说明控制回路完好，可进入电动机回路进行故障排查；④机构箱内机电回路的故障排查，为了提高效率，优先采用为电阻通断法，首先断开电动机电源Q1上级电源及控制电源1ZK，然后以热耦继电器F1作为分界点，通过手动合上接触器K1或K2，测量热耦继电器与空开回路及热耦继电器与电动机回路是否正常，最后测量电动机的电阻值，在20～150 Ω为正常值，否则为电动机内部故障。

在隔离开关二次回路故障排查过程中，电压回路法、电阻通断法、综合判断法是最常用的故障排查方法，然而这3种方法各有优缺点，因此必须根据故障的现象和二次回路的特点，在做好防止设备误动和仪器损坏的前提下，正确选用故障排除的方法。

5 结束语

本文对隔离开关二次回路常见的故障进行了全面分析，并针对二次回路故障的原理和特点，总结出3种常用的二次回路故障排查方法，并根据故障的现象进行了排查和验证，为故障排查人员提供了必要的方向和思路。隔离开关二次回路故障是变电设备运维工作中常见的故障之一，考虑到操作效率和二次回路故障的复杂性和隐蔽性，变电运维人员应深入理解隔离开关二次回路的动作原理，熟悉并掌握故障排查的方法，不断提高对设备异常故障排查的技能水平，在做好现场的风险分析和预控措施的前提下，选择最优的故障排查方法，缩小故障排查的范围，就可以实现减少设备的停送电时间，确保电网安全可靠运行[11]。