一起35kV 断路器的故障分析

王柯

（国网邵阳供电公司变电检修公司，湖南 邵阳 422000）

引言：断路器是电力系统的重要组成部分，其能够承载和开断正常回路条件下的电流并能开断异常短路电流的开关装置。高压断路器操作机构主要包括电磁型、电动型、液压型、气动型、弹簧型等结构。其能否正确动作关系到电力系统网络能否稳定运行。本文对一起35kV 断路器故障进行了深入分析，提供了相应的防范措施，为断路器故障及防范提供一定的参考价值及借鉴意义。

一、故障概述

2020年6 月4 日15 时14 分，调度发现某35kV 断路器不能合闸，运维人员在现场打开断路器门有闻到烧焦的味道，立即通知检修人员。检修人员于当日19 时00 分抵达现场，进行了检查和试验，更换了合闸线圈，对储能回路微动开关进行了调整，发现电机已经烧毁，因暂无电机备品，因此先在现场手动将断路器进行储能，后续再进行该继电器的更换工作。储能电机到货后，2020年7 月23 日对储能电机进行更换，更换过程中发现分闸大弹簧异常弯曲，其内部2 只分闸小弹簧脱扣，且多次调试储能回路内CK 行程开关，发现储能到位后电机不停机或无法储能到位，然后在一次合闸操作中控制CK 行程开关的机械部分断裂，无法修复，需更换断路器操动机构。最后在2020年9 月30 日完成断路器操作机构更换，断路器恢复正常运行。

二、检查处理情况

（一）故障前设备运行方式

35kV 系统：该站为110kV 单主变变电站，其#2 主变中压侧420 断路器合位；I 母II 母并列运行，该故障断路器在分位。

（二）设备参数

一次设备基本参数情况如下。

三、故障原因分析

2020年6 月4 日，检修人员抵达现场后检查发现该间隔断路器处于分闸状态,储能弹簧处于已储能状态，合闸线圈已经烧毁。用万用表检查储能空开上下端电压正常，查电机控制回路发现端子排上的11 号端子及15号端子的电压分别为-110V 及+110V，说明KM 继电器A1、A2 线圈两端的电压是正常的。查电机回路发现端子排上22 号、23 号、24 号、25 号端子上电压均正常，说明KM 继电器是正常工作的，将万用表换至电阻后测量储能电机的电阻，发现其阻值超过了最大量程，说明该储能电机已经损坏。进一步检查发现储能位置行程开关CK 一直处于闭合状态没复位，储能电机回路一直处于导通状态，储能电机在储能完成后仍持续运转最终导致该储能电机损坏。因此，断路器故障原因为该断路器分闸后重合闸动作，因合闸没合上，合闸回路一直励磁导致合闸线圈烧毁，且行程开关CK 因松动导致断路器储能到位后行程开关CK 没复位，从而导致储能电机持续运转而损坏。因储能电机无备品，待备品到货后更换。

2020年7 月23 日，检修人员带着已到货的备品储能电机进行储能电机更换工作。因断路器操作机构设计不合理，更换储能电机步骤十分复杂：1）拆除断路器机构箱外壳及底部封堵；2）拆除断路器机构箱端子及二次元器件接线固定板；3）拆除手动储能摇把固定销；4）拆除手动储能摇把杆；5）拆除储能电机固定螺栓，将储能电机的电机部分与机械部分分离；6）分别拆除并取出储能电机的电机部分与机械部分；7）将新储能电机的电机部分与机械部分拆分；8）在断路器操动机构下方内部将新储能电机的电机部分与机械部分安装好；9）安装储能电机固定螺栓；10）安装手动储能摇把杆；11）安装手动储能摇把固定销；12）固定安装断路器机构箱端子及二次元器件接线固定板；13）安装断路器机构箱外壳，并完成封堵，正常情况下整个过程需持续3 小时。电机更换完成后，对断路器储能回路进行调试前发现2 只储能分闸大弹簧内的2至储能小弹簧上端均已脱扣，在断路器分合闸操作后该分闸弹簧会出现异常弯曲，判断该弹簧已经疲劳。在对储能回路进行调试过程中发现行程开关CK非常难以调整，调整了60多次只有一次能正常储能到位并停机，其他情况下均为储能到位后电机不停机或储能到位前电机提前停止工作。在一次手动储能到位后进行合闸的操作后，合闸瞬间控制储能回路CK 行程开关的机械部分挡板连同其焊接的连杆直接断裂，无法修复，判断其材质存在问题。然后检查发现机械部分挡板为非水平焊接，这将导致储能回路CK 行程开关的受压部分无法均匀受压并在储能到位后及时切断储能回路，判断该机械挡板工艺不良是导致后期储能回路难以调整到位的直接原因。另外在对断路器分合闸检查时发现该断路器分闸弹簧下端的断路器机构箱外壳部分专门制作了一个不锈钢凹槽以容纳断路器分闸后分闸弹簧下端螺杆的顶出部分，而该断路器其他3 台同厂同型号断路器同样的位置为不锈钢平板，说明本台断路器在基建安装的调试阶段就发现了此问题，将原本的不锈钢平板更换为不锈钢凹槽。综上，该断路器操作机构存在严重的质量问题，需对断路器机构进行更换。2020年9 月30 日完成断路器机构更换后该断路器恢复正常运行。

四、暴露的设备问题及整改建议

（一）暴露的设备问题

通过查看该型号断路器原理图，发现平高电气公司出厂的LW34C-40.5断路器，其电机储能控制回路是由接触器KM 和储能位置行程开关CK 来控制的，如KM 接触器损坏或CK 行程开关无法正常切换时，电机将一直动作储能或无法储能到位，前者会导致电机烧毁，后者导致储能不到位，前者是本次电机损坏的原因。现场对断路器检查发现该型号断路器电机安装位置为操作机构前后两块夹板之间，当电机损坏需要更换时需进行13 个步骤才能完成，耗时3 小时，且其内部空间狭小，因此一旦电机损坏后，其更换将十分困难。该断路器仅运行4年，分闸弹簧即出现了异常弯曲、过度疲劳的情况，分闸弹簧性能无法满足运行要求。内部分闸小弹簧均脱扣，其组装工艺存在较大问题。分闸弹簧底部不锈钢凹槽挡板与其他同厂同型号断路器机构底部的平板挡板不一致，因此判断分闸弹簧本身即存在质量问题。合闸时储能回路储能机械指示从连杆位置断裂，说明连杆材质不合格，抗扭强度不足。

（二）整改建议

建议将平高公司LW34C-40.5 型断路器均定义为家族性缺陷，其处理方式为进行断路器操作机构整体更换。加强对产品质量的管控，严把产品质量关。

五、结束语

本文对一起35kV 断路器故障原因进行了深入分析，提出了其暴露出的设备问题，最后分析了该问题的整改建议，为35kV 断路器故障处理提供参考，具有一定的参考价值及借鉴意义。